层迭电子式变色窗口的制作方法
【专利说明】层迭电子式变色窗口
[0001]本申请是申请日为2009年12月I日，申请号为200980156688.X的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明一般关于电子式变色窗口，且特别是用于适应多种窗口尺寸及功能并同时维持高良率、高产量及低成本的电子式变色窗口的改良制造方法。
【背景技术】
[0003]智能型窗口是结合具有可控制光及热穿透性质的元件的玻璃单元(glazingunit)。该元件一般为直接沉积于玻璃表面上或层迭于玻璃表面上的层的形式。整合此智能型窗口至建筑物中可通过调整窗口的光与热性质而提供控制内部亮度及温度的机会。电致变色元件、悬浮粒子元件(SPD)及高分子分散液晶(PDLC)元件皆为可结合至智能型窗口的实例；在这些特定元件中的透光率皆可以电子式控制，且结合这些元件的智能型窗口亦如所知是电子式变色窗口。
[0004]电致变色元件目前广泛结合于各种产品当中，包括智能型窗口、后视镜、及用于博物馆展示的保护玻璃。电致变色元件是响应横跨该元件所施加的电压而可改变光(及热)穿透率性质的元件。电致变色元件可制造为在透明及半透明态(其中穿透光为有色的)之间电切换的元件。进一步的说，可制造一些过渡金属氢化物电致变色元件为介于透明与反射态之间切换的元件。电致变色元件的功能的更详细讨论在Granqvist, C.-G.的“NatureMaterials”(v5, n2, 2006年2月)中第89-90页可找到。电致变色元件是目前在智能型窗口使用中最具希望的电子式变色元件。
[0005]SPD及TOLC元件已结合于智能型窗口中。SB)是具有一含有一些微观粒子悬浮液的薄膜且于薄膜两侧含有透明电极的元件。粒子是随机定向的且降低了膜的穿透率。然而，当横跨该膜施加电场时，粒子会与电场对齐，而增加膜的透光率。PDLC包含夹在薄塑料膜上的透明导体液晶层之间的液晶层。液晶粒子随机定向于层中且散射光(层为半透明)。然而，当横跨液晶层施加电场时，晶体经对齐以提供光学透明薄膜。通过施加横跨液晶层的电压以控制透明度。
[0006]当电致变色元件结合至智能型窗口中时，需要确保电致变色元件具有至少十年的使用寿命，较佳为三十年或更多。然而，电致变色元件暴露至大气中的氧及水可降级装置的效能及降低装置的使用寿命。在绝缘玻璃单元(IGU)的内表面并入电致变色元件可在30年或更多年间提供对满意效能所需的保护环境。SPD及TOLC元件也从通过I⑶提供的环境保护而得到益处。
[0007]智能型窗口一般为I⑶形式。包括电子式变色元件220的IGU100被显示在图1至3中。控制器及电源190通过电引线195附加至电子式变色元件220。图3示出I⑶的截面图(非按原尺寸)，I⑶包含两片玻璃210及330，玻璃210及330通过框架340沿着四个边缘分隔开及通过密封层350沿着四个边缘密封在一起。内部体积380填充例如氩这样的惰性气体，以提供热隔离及非氧化环境。当一电子式变色元件220结合至IGU中，电子式变色元件220在玻璃210 (朝向户外的零件)的外部零件上制造及定位于玻璃210的朝内表面上。参看图2，图2为该玻璃210的外部零件的内表面的俯视图。在IGU内的惰性环境不会影响电子式变色元件220的效能。
[0008]在I⑶中的玻璃210的外部零件可以是变色、迭层、强化(tempered)、热硬化(heat-strengthened)等的玻璃。当电致变色元件220以上述方式结合至I⑶中时，玻璃210的外部零件将经受热应力。进一步来说，若玻璃210的外部零件也变色，此举将增加玻璃中的热应力。因而时常指定并且需要强化或热硬化玻璃。
[0009]目前制造包括电子式变色元件的智能型窗口的基本原理是将所有玻璃功能-可变色元件、色彩/变色、厚度、强度、尺寸等结合至单片玻璃里。然而，此原理导向了不灵活且昂贵的制造程序(可整合的功能具有很有限的范围)，这些是不同功能的相互矛盾的制造需求的结果。例如，考虑对于具有强化玻璃及电子式变色电致变色元件的智能型窗口的制造程序所具有的问题，其中某一窗口尺寸范围是想要的。(强化玻璃及电致变色元件)此两种特征结构的处理需求是与包括玻璃裁切的整合处理不兼容的。这是因为在玻璃已强化后无法将玻璃切割而产生不同尺寸的零件，且若电致变色元件在强化前已沉积于玻璃上，随后电致变色元件无法承受强化玻璃所需的处理。因此，须在沉积电致变色元件层之前切割及强化玻璃。这就要求制造设备应对多种玻璃片尺寸，这会导致昂贵的制造设备及处理。进一步的说，控制多种不同基板尺寸在产率上可具有不良影响。例如，玻璃片的不同尺寸在沉积腔室中将呈现不同电场分布，不同电场分布可不良地影响沉积层的均匀性。(这在涉及离子物质(例如，等离子体增强处理)的沉积处理中是显著的)。另一实例是结合不同玻璃厚度的电致变色元件的沉积。对大多数典型薄膜沉积处理而言，当沉积电致变色元件的层时，想要控制基板温度；然而不同厚度的玻璃将以不同速率加热及冷却，从而导致较厚玻璃的产量较低并且很难控制处理均匀性。明确地说，存有一种对于智能型窗口的制造程序的需要，其中该制造程序具有灵活性且与低成本、高产率及高产量制造兼容。
【发明内容】
[0010]本发明实施例基于下列概念:(I)将不同玻璃功能分离至一些玻璃零件中，及(2)利用玻璃层迭技术以结合玻璃零件而提供具有增强功能的整合玻璃产品。当想要不同功能而导向不兼容的处理需求及/或折衷的效能时，此方法特别有价值。提供一种制造电子式变色窗口玻璃的方法，该方法轻易地容许广泛种类的窗口尺寸及功能。此方法包括单独地制造电子式变色元件和窗口玻璃，且最终将电子式变色元件层迭至窗口玻璃。当制造电子式变色元件时，此方法允许更大得多的处理灵活性，并提供窗口玻璃的规格的更大灵活性。这些概念及方法允许成本效益、高产率及高产量的电子式变色窗口的制造。用此文所叙述的方法制造的电子式变色窗口玻璃可结合入IGU中，及其它类型建筑玻璃中。
[0011 ] 本发明的实施例的方法允许在标准尺寸及厚度的基板上制造的电子式变色元件(所有薄膜处理在单一尺寸玻璃基板上完成)。此举提供稳定生产环境，稳定生产环境适于具有良好处理控制、高产量及高效能的大量制造。只有在从基板中切割出单独的电子式变色元件之后，才需要控制不同尺寸的基板。
[0012]根据本发明的多个方面，制造具有多种尺寸及功能的电子式变色窗口玻璃的方法包含:(a)提供一大规格玻璃基板；(b)在大规格玻璃基板上制造多个电子式变色薄膜元件；(C)将大规格玻璃基板切割成多个电子式变色零件，每个电子式变色零件包括多个电子式变色薄膜元件中的一个；(d)提供多个窗口玻璃零件；(e)将多个电子式变色零件中的每一个与多个窗口玻璃零件中对应的一个匹配；及(f)层迭匹配的电子式变色元件及窗口玻璃零件。层迭可导致电子式变色元件夹在玻璃基板及窗口玻璃零件中或在层迭零件的表面上。电子式变色元件可以是电致变色元件；然而，电子式变色元件可以是SPDjDLC元件或气致变色(gasochromic)元件。电子式变色元件通常为薄膜元件且可使用所需的以下处理来进行制造:机器人控制基板；在真空中处理；等离子体处理；及/或加热基板。玻璃零件可经由热处理、强化、变色、层迭、高强度等且可自多种不同尺寸及厚度中选择。
[0013]进一步而言，本发明实施例的制造方法包含在生产线(其中使用标准大规格玻璃基板)上制造电子式变色