热致变色窗的制作方法
【专利摘要】热致变色窗及其制造方法，所述热致变色窗的太阳光透射率可根据温度调节。所述热致变色窗包括柔性基板、布置在所述柔性基板上的热致变色薄膜和结合到所述热致变色薄膜上的热加工后的基板。
【专利说明】热致变色窗
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月3日提交的韩国专利申请第10-2013-0050124号的优先权,其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种热致变色窗及其制造方法，更具体地，涉及一种热致变色窗及其制造方法，所述热致变色窗的太阳光透射率可根据温度调节。
【背景技术】
[0004]响应于化学能源诸如石油的的价格增长，对于新能源开发的需求不断增长。另外，节能技术的重要性随着对这些新能源的需求不断提高。实际上，普通房屋中至少60%的能量损耗归因于供暖和/或制冷。具体而言，普通房屋和建筑物两者通过窗户损失了多达24%的它们的能量。
[0005]因此，在保持窗户的基本功能(美学和观看特性)的同时，为了减少通过窗户损失的能量总量，已经通过增加窗户的气密性和隔热特性做出了多种尝试。代表性的方法，举例来说，包括改变窗户的尺寸和装备高隔热窗户。
[0006]高隔热窗户玻璃的类型包括注入氩(Ar)的双层玻璃(其中Ar气位于一对玻璃板之间以防止热交换)、真空窗户(其中一对玻璃板之间的空气被抽出)和低辐射窗户(low-ewindow)等。还在研究涂布有具有特殊热特性层以调节引入的太阳能的量的一种玻璃。
[0007]具体而言，低辐射窗户的表面涂布有金属或金属氧化物的薄层，该薄层使入射到窗户的大部分可见光进入，所以房间内部可保持明亮，而红外线(IR)范围内的辐射可被阻挡。该玻璃的作用是冬天供暖时防止热量泄漏到外部，并且夏天防止建筑物外部的热能进入，从而减少制冷和供暖的花费。然而，该玻璃由于其反射非可见光波长的特性而具有以下缺点。具体地，该玻璃不允许IR范围的太阳光进入室内，这尤其在冬天是一个缺点，而且其太阳光透射率不能根据季节(温度)而调节。
[0008]因此，通过用热致变色材料涂布玻璃而提供的热致变色窗的技术开发正在进行。这样的热致变色窗在玻璃达到预定温度或更高时，阻止了近红外线(NIR)辐射和红外线(IR)辐射，而允许可见光通过，从而防止室温上升。因此，这可改善制冷/供暖能量效率。
[0009]图1为显示现有技术的热致变色窗在相变前后的太阳光透射率变化的曲线图，其中，玻璃基板的一个表面涂布有VO2薄膜。
[0010]如图1中显示，显而易见地，当用VO2涂布玻璃基板时，太阳光透射率，尤其是近红外线(NIR)辐射范围在相变前后不同。在30°C指定的曲线是指相变前的太阳光透射率，而在90°C指定的曲线是指在相变后的太阳光透射率。因此，这可改善在建筑物等中制冷/供暖能量的效率。
[0011]钢化玻璃或强化玻璃用于建筑玻璃，而根据车辆的流线形形状弯曲的曲面玻璃用于汽车玻璃。
[0012]为了使用热致变色玻璃用于建筑玻璃或汽车玻璃，需要用于钢化、强化或弯曲一块热致变色玻璃的后热处理。
[0013]当涂布玻璃在空气中经受后热处理时，它的性能趋于改变。这在热致变色涂层中同样地出现。具体地，当热加工具有用热致变色材料涂布的基板的热致变色窗时，热致变色涂层劣化，并失去它的热致变色功能。此外，热致变色窗遭受例如变色、气孔、混浊、产生裂缝或图像失真等缺陷。图2为说明由后热处理引起的热致变色窗的劣化的图示概念图。
[0014]为了解决这些问题，用氧化物膜、氮化物膜或金属膜涂布热致变色薄膜的上表面和下表面中的至少一个。然而，这个方法具有缺陷，在于必须选择满足用于热加工的条件的材料，必须非常灵敏地控制每个膜的厚度。
[0015]本发明【背景技术】部分公开的信息仅用于更好地理解本发明的【背景技术】，而不应认为是对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献1:韩国专利申请公开第10-2008-0040439号(2008年5月8日)
【发明内容】
[0018]本发明的各个方面提供了热致变色窗及其制造方法，所述热致变色窗具有热加工后的基板而未失去它的热致变色特性。
[0019]在本发明的一个方面中，提供了热致变色窗，包括:柔性基板、布置在所述柔性基板上的热致变色薄膜和结合到所述热致变色薄膜上的热加工后的基板。
[0020]根据本发明的实施方式，热加工后的基板可为选自由一块钢化玻璃、一块强化玻璃和一块曲面玻璃组成的组中的一种。
[0021]所述热加工后的基板可通过粘合剂或粘合剂膜结合到所述热致变色薄膜上。
[0022]所述热致变色薄膜的成分可包括二氧化钒(VO2)。
[0023]所述的热致变色窗可进一步包括布置在所述热致变色薄膜的上表面和下表面中至少一个上的至少一个抗反射膜。
[0024]所述抗反射膜可由选自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr组成的组中的一种的氧化物或Si的氮化物制造。
[0025]所述热致变色薄膜可由用掺杂剂掺杂的热致变色材料制造。
[0026]所述掺杂剂可为选自由Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni组成的组中的至少一种。
[0027]所述柔性基板可为一块柔性玻璃。
[0028]在本发明的另一个方面中，提供了制造热致变色窗的方法。所述方法包括下面的步骤:制备热加工后的基板和其上具有热致变色薄膜的柔性基板；和将所述热加工后的基板结合到所述热致变色薄膜上。
[0029]根据本发明的实施方式，所述热加工后的基板可通过粘合剂或粘合剂膜结合到所述热致变色薄膜上。
[0030]根据本发明的实施方式，对基板热加工与形成热致变色薄膜的工艺分开，所述基板需要热加工以钢化、强化、弯曲等。然后，将所述热致变色薄膜结合到所述热加工后的基板上。因此，可以制造具有热加工后的基板的热致变色窗，所述热致变色窗未失去它的热致变色特性。
[0031]本发明的方法和装置具有其它特征和优点，在共同用于解释本发明的某些原理的并入本文的附图和本发明以下的详细说明中，这些特征和优点将变得明显或更详细地叙述。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为显示常规的热致变色窗的太阳光透射率在相变前后变化的曲线图，所述热致变色窗在玻璃基板的一个表面上具有VO2薄膜；
[0033]图2为说明由后热处理引起的热致变色窗的劣化的图示概念图；和
[0034]图3为显示根据本发明的示例性实施方式的热致变色窗的概念性横截面视图。
【具体实施方式】
[0035]现将详细参考根据本发明的热致变色窗，其实施方式在附图中说明并在下文中描述，以便本发明相关领域的技术人员可容易地将本发明付诸实践。
[0036]全文中，将参考附图，其中相同的附图标记和符号用于所有不同的附图以表示相同或相似的部件。在本发明的以下说明中，并入本文的已知功能和部件的详细说明在使本发明的主题不清楚时将被忽略。
[0037]图3为显示根据本发明的示例性实施方式的热致变色窗的概念性横截面视图。
[0038]如图3所示，根据这个示例性实施方式的热致变色窗包括柔性基板100、热致变色薄膜200和热加工后的基板300。
[0039]柔性基板100为用热致变色薄膜200涂布的基底基板，并且以可弯曲的为特征。
[0040]柔性基板100必须能忍受用于热致变色薄膜的形成的热加工。通常，当热致变色薄膜由二氧化钒(VO2)制造时，在250°C或更高下进行热加工。因此，一块柔性玻璃适用于柔性基板100，但是任何聚合物材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醋酸乙烯酯(PVA)或聚酰亚胺(PD不适用于柔性基板100。
[0041]柔性玻璃由于它薄的外形，所以可弯曲而不折断。对于柔性玻璃，可使用购自康宁株式会社的具有约0.1mm厚度的Willow Glass。
[0042]如上所述由于热致变色薄膜200涂布柔性基板100，所以在将热加工后的基板300结合到热致变色薄膜200的接下来的工艺过程中热致变色薄膜200可与热加工后的基板300的形状无关。
[0043]热致变色薄膜200布置在柔性基板100上。
[0044]可通过溅射热致变色材料到柔性基板100上而形成热致变色薄膜200。热致变色材料是指由于其中在特定温度(即材料的相变温度)相变的热致变色现象而经历晶体结构变化，由此材料的物理性质，例如导电性和红外线(IR)透射率显著变化的材料。热致变色材料的太阳光透射率或反射率，特别是近红外线(NIR)透射率或反射率在相变前后显著不同。因此，热致变色薄膜200可阻挡来自炎热夏天太阳的IR辐射，以防止热能进入，从而减小制冷负荷，并可让来自寒冷冬天太阳的IR辐射通过，从而减小供暖负荷。
[0045]热致变色材料的组分可包含选自但不限于二氧化钒(VO2)、氧化钛(III) (Ti2O3)、二氧化铌(NbO2)和硫化镍(NiS)中的一种。优选热致变色材料为VO2。
[0046]此外，热致变色薄膜200可由用掺杂剂掺杂的热致变色材料制造。
[0047]可以通过用掺杂剂掺杂热致变色材料而控制热致变色材料的相变温度。通常，热致变色材料的相变温度随着掺杂剂掺杂比例的提高而降低。
[0048]掺杂剂可为选自但不限于Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni中的一种。
[0049]热加工后的基板300结合到热致变色薄膜200上。
[0050]热加工后的基板300可为选自但不限于一种钢化玻璃、一块强化玻璃和一块曲面玻璃中的一种。
[0051]热加工后的基板300可通过由例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)制造的粘合剂或粘合剂层结合到热致变色薄膜200上。
[0052]此外，热致变色窗可进一步包括布置在热致变色薄膜200的上表面和下表面中至少一个上的至少一个抗反射膜(未显示)。
[0053]抗反射膜(未显示)减少了来自热致变色窗的可见光的反射，从而改善了热致变色窗的可见光透射率。
[0054]抗反射膜(未显示)可由选自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr组成的组中的一种的氧化物或Si的氮化物制造。
[0055]布置在热致变色窗的下表面上的抗反射膜(未显示)可用作防止柔性基板100内的离子扩散到热致变色薄膜200的扩散屏障。通常在高温下进行形成热致变色薄膜200的工艺。当热致变色薄膜200直接形成在柔性基板100上时，在用热致变色薄膜200涂布柔性基板100的同时，柔性基板100内的离子扩散进入热致变色薄膜200，由此热致变色薄膜200可失去它的热致变色特性。尤其地，当柔性基板200由钠钙玻璃制造时，玻璃内的钠(Na)离子扩散进入热致变色薄膜200。这个现象称为钠扩散。因此，布置在柔性基板100和热致变色薄膜之间的抗反射膜(未显示)可防止柔性基板100内的离子扩散进入热致变色薄膜200，从而防止热致变色薄膜200失去它的热致变色特性。
[0056]可通过制备热加工后的基板300和用热致变色薄膜200涂布的柔性基板100，然后将热加工后的基板300结合到热致变色薄膜200上而制备如上所述的热致变色窗。
[0057]具体地，可以通过分开的工艺进行基板的热加工和形成热致变色薄膜的工艺，其中该基板需要热加工以钢化、强化或弯曲，然后将热加工后的基板结合到热致变色薄膜上而制造热致变色窗。
[0058]由于以这种方式制造热致变色窗，所以热致变色窗可具有热加工后的基板，而未失去它的热致变色特性。
[0059]具体地，在将建筑基板或汽车基板结合到热致变色薄膜上之前，可以通过仅单独热加工实际需要热加工(例如钢化、强化或弯曲)的建筑基板或汽车基板，而制造具有热加工后的基板的热致变色薄膜，不必直接暴露其上形成有热致变色薄膜的柔性基板于热加工中。
[0060]下表I呈现了常规的热致变色窗和根据本发明的热致变色窗在热处理前后的可见光透射率。
[0061]表I
Ti 多层结构可 3光透y
____則后
I玻璃/VO2— 40 72
[0062]对比例 __玻璃/T12AWT12__52 74
_T 玻璃/Ti02/NiCr/V02/NiCr/Ti02 36 48
? 玻璃/PVB/V02/Willow40— 46
头 1 I 2 玻璃/PVB/Ti02/VCVTi02/Willow 52 58—
[0063]在表I中，用在对比例I至3以及实施例1和2中的玻璃基板为钠钙玻璃，并且用在实施例1和2中的柔性基板为购自康宁株式会社的Willow玻璃。
[0064]在对比例I至3中，在热处理整个沉积膜之后测量热处理后的可见光透射率。在对比例I和2中，在仅热处理玻璃基板后测量热处理后的可见光透射率。在700°C在大气中进行热处理10分钟。
[0065]对比例I在沉积膜的热处理后呈现可见光透射率的显著增加。这表明VO2被氧化，因而失去了它的热致变色热性。根据对比例2，虽然T12薄膜形成在VO2薄膜的上表面和下表面上以保护VO2,但是VO2被氧化。根据对比例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。由于热处理至一定的程度，所以这些沉积膜能够减小VO2的氧化，但是对比例3仍具有结构复杂的缺点。
[0066]相反，根据实施例1和2，基本没有VO2被氧化。这是因为VO2未直接暴露于热处理。
[0067]本发明具体示例性实施例的上述说明已经参照附图呈现。它们并非意在详尽或限制本发明至公开的精确形式，本领域的普通技术人员根据上述教导显然能够进行多种修改和变化。
[0068]因此，本发明的范围旨在不限于上述实施方式，而是通过所附的权利要求和其等效形式限定。
【权利要求】
1.一种热致变色窗，包括: 柔性基板； 热致变色薄膜，所述热致变色薄膜布置在所述柔性基板上；和 热加工后的基板，所述热加工后的基板结合到所述热致变色薄膜上。
2.如权利要求1所述的热致变色窗，其中，所述热加工后的基板包括选自由一块钢化玻璃、一块强化玻璃和一块曲面玻璃组成的组中的一种。
3.如权利要求1所述的热致变色窗，其中，所述热加工后的基板通过粘合剂或粘合剂膜结合到所述热致变色薄膜上。
4.如权利要求1所述的热致变色窗，其中，所述热致变色薄膜的成分包括二氧化钒。
5.如权利要求1所述的热致变色窗，进一步包括至少一个抗反射膜，所述至少一个抗反射膜布置在所述热致变色薄膜的上表面和下表面中的至少一个上。
6.如权利要求5所述的热致变色窗，其中，所述抗反射膜由选自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr组成的组中的一种的氧化物或Si的氮化物制造。
7.如权利要求1所述的热致变色窗，其中，所述热致变色薄膜由用掺杂剂掺杂的热致变色材料制造。
8.如权利要求7所述的热致变色窗，其中，所述掺杂剂包括自由Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni组成的组中的至少一种。
9.如权利要求1所述的热致变色窗,其中,所述柔性基板包括一块柔性玻璃。
【文档编号】B32B9/04GK104129121SQ201410184343
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】郑永秀, 裴薛基, 金贤斌, 郑映振, 崔溶元 申请人:三星康宁精密素材株式会社