專利名稱：反射基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射基板及其制造方法，并且更具體地，涉及一種反射基板及其制造方法，所述反射基板對(duì)可見(jiàn)光的透光率增加。
背景技術(shù)：
近來(lái)，應(yīng)化學(xué)能源例如石油價(jià)格飛漲的要求，對(duì)開(kāi)發(fā)新能源的需求增加。與對(duì)新能源的需求一致，節(jié)能技術(shù)的重要性增加。實(shí)際上，普通房屋中至少60%的能量消耗歸因于加熱和/或制冷。特別是，普通房屋和建筑物通過(guò)窗戶損失的能量達(dá)到其能量的24%。因此，已經(jīng)做出各種嘗試，以便在保持窗戶的美學(xué)和觀察特性的基本功能的同時(shí)，通過(guò)增加其氣密和絕緣特性減小通過(guò)窗戶損失的能量的量。舉例來(lái)說(shuō)，代表性方法包含改變窗戶的尺寸和提供聞絕緣窗戶。高絕緣窗玻璃的類型包含氬(Ar)注入的雙層玻璃、低輻射玻璃、反射玻璃等，其中，氬(Ar)注入的雙層玻璃中氬氣等置于一對(duì)玻璃板之間以防止熱交換。在它們中，通過(guò)在通常的透明玻璃的一個(gè)表面上貼附薄金屬涂層獲得反射玻璃，以便使在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光、近紅外線(NIR)輻射和紅外線(IR)輻射的透光率減小。這樣，在夏天，反射玻璃阻擋大部分由外部照射其上的日光，從而減小用于制冷的能量消耗。在冬天，反射玻璃防止NIR或IR輻射由建筑物內(nèi)部泄漏，從而減小用于加熱的能量消耗。然而，現(xiàn)有技術(shù)的反射玻璃具有缺點(diǎn)，例如恒定的透光率、由于在可見(jiàn)光范圍內(nèi)低的透光率導(dǎo)致的低的可見(jiàn)度等。此外，當(dāng)設(shè)計(jì)反射玻璃以使可見(jiàn)光的透光率增加時(shí)，由于減小的反射率，反射玻璃的獨(dú)特特性可退化。圖1為說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的反射玻璃的透光率和反射率的圖。如圖1所示，可了解的是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)的反射玻璃的透光率為約30%，因此可見(jiàn)度不好。此外，在現(xiàn)有技術(shù)的反射玻璃中，反射膜涂布的涂布表面的反射約37%的IR輻射，并且玻璃基板反射約5%至10%的IR輻射。因此，還可了解的是與可見(jiàn)光相比，具有強(qiáng)的熱力作用的IR輻射和紫外線(UV)輻射的反射率是低的。本發(fā)明背景部分公開(kāi)的信息僅用于更好地理解本發(fā)明的背景，而不應(yīng)作為該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的證明或任何暗示的形式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面提供了反射基板及其制造方法，其中，所述反射基板提高了可見(jiàn)光的透光率和紅外線(IR)輻射的反射率。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種反射基板，所述反射基板包含基礎(chǔ)基板和形成在所述基礎(chǔ)基板上的熱致變色薄膜。所述熱致變色薄膜由摻雜劑摻雜的熱致變色材料制成，所述熱致變色薄膜的相轉(zhuǎn)變溫度小于所述熱致變色材料的相轉(zhuǎn)變溫度。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，所述熱致變色材料可為選自由二氧化釩(VO2)、氧化鈦(III) (Ti2O3)、氧化鈮(NbO2)和硫化鎳(NiS)組成的組中的一種。所述熱致變色材料優(yōu)選為VO2。這里，所述摻雜劑可為選自由鑰(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、鎳(Ni)和鋯(Zr)組成的組中的一種。所述熱致變色薄膜優(yōu)選可為3at%或更多的W摻雜的VO2。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，所述反射基板可進(jìn)一步包含在所述基礎(chǔ)基板和所述熱致變色薄膜之間的氧化物薄膜或氮化物薄膜。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，所述氧化物薄膜或氮化物薄膜可由選自由二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、五氧化鈮(Nb2O5)、二氧化鈦(TiO2)和氮化硅(Si3N4)組成的組中的一種制成。所述氧化物薄膜或氮化物薄膜的厚度優(yōu)選在30nm至80nm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種制造反射基板的方法。所述方法包含在所述基礎(chǔ)基板上形成所述熱致變色薄膜的步驟。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，所述熱致變色薄膜可使用由摻雜劑摻雜的所述熱致變色材料制成的濺射靶形成，或使用由熱致變色材料制成的濺射靶和由摻雜劑制成的濺射靶形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可在通過(guò)增加可見(jiàn)光的透光率而增加可見(jiàn)度的同時(shí)，通過(guò)增加IR輻射的反射率在建筑物的制冷和加熱中減小能量消耗。本發(fā)明的方法和設(shè)備具有其他特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)清楚見(jiàn)于，或?qū)⒏敿?xì)地說(shuō)明于并入本文的附圖和下列發(fā)明詳述中，附圖和發(fā)明詳述一起用于解釋本發(fā)明的某
些原理。


圖1為說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的反射玻璃的透光率和反射率的圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的反射基板的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3為說(shuō)明取決于加到二氧化釩(VO2)中的W的量的相轉(zhuǎn)變溫度的圖；圖4為說(shuō)明VO2薄膜的透光率的圖；和圖5為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造反射玻璃的方法的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參照根據(jù)本發(fā)明的反射基板及其制造方法，其各種實(shí)施方式在附圖中演示并在下面說(shuō)明，以使本發(fā)明相關(guān)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可易于將本發(fā)明付諸實(shí)施。本文件全文，將參照附圖，其中，在不同的圖中使用相同的附圖標(biāo)記和符號(hào)指代相同或相似的零件。在本發(fā)明的下面說(shuō)明中，當(dāng)使本發(fā)明的主題不清楚時(shí)，將省略整合于此的已知功能和零件的詳細(xì)的說(shuō)明。圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的反射基板的示意性結(jié)構(gòu)圖。
參照?qǐng)D2，這個(gè)實(shí)施方式的反射基板比如反射玻璃可包含玻璃基板100、氧化物薄膜或氮化物薄膜200和二氧化釩(VO2)薄膜。玻璃基板100為具有預(yù)定面積和預(yù)定厚度的透明或彩色基板。玻璃基板100優(yōu)選由鈉鈣玻璃制成。氧化物薄膜或氮化物薄膜200形成在玻璃基板100上，并且在制造反射基板的過(guò)程中在350° C或更高的溫度時(shí)作為鈉擴(kuò)散壁壘以防止玻璃基板中的鈉(Na)離子擴(kuò)散(Na)進(jìn)VO2薄膜300，其將在后面說(shuō)明。否則，由于鈉擴(kuò)散，VO2薄膜300將失去其熱致變色特性。氧化物薄膜或氮化物薄膜200可由選自二氧化硅(SiO2)、五氧化鈮(Nb2O5)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)和氮化硅(Si3N4)中的一種材料制成，但不限于此。雖然氧化物薄膜或氮化物薄膜200的厚度優(yōu)選在30nm至SOnm的范圍內(nèi)，但是厚度可根據(jù)涂層將形成在其上面的材料的類型、涂布材料的反射率等而改變。VO2薄膜300在氧化物薄膜或氮化物薄膜200上形成，并取決于溫度經(jīng)相轉(zhuǎn)變，從而調(diào)節(jié)紅外線(IR)輻射的透光率。在預(yù)定溫度時(shí)出現(xiàn)VO2薄膜300的轉(zhuǎn)變，在此溫度由于熱致變色現(xiàn)象，VO2的晶體結(jié)構(gòu)變化，以使VO2薄膜的物理性質(zhì)(導(dǎo)電率和紅外線輻射透光率)顯著性地變化。因此，VO2薄膜300在允許可見(jiàn)光透過(guò)的同時(shí)阻擋近IR輻射和IR輻射。VO2薄膜300通常在68° C可摻雜摻雜劑以減小VO2的相變。VO2薄膜優(yōu)選用選自鑰(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、鎳(Ni)和鋯(Zr)中的至少一種摻雜。VO2薄膜300優(yōu)選由3at%或更多的W摻雜的VO2制成。當(dāng)VO2摻雜有3at%的W時(shí)，VO2薄膜300的相轉(zhuǎn)變溫度降低至約30° C，還可通過(guò)增加W的量進(jìn)一步降低。這樣，可通過(guò)調(diào)節(jié)摻雜劑的量保證VO2薄膜的相轉(zhuǎn)變溫度變得小于室溫，以使VO2薄膜可在室溫時(shí)阻擋NIR和IR范圍內(nèi)的日光，并且VO2薄膜的可見(jiàn)光的透光率可保持恒定。圖3為說(shuō)明取決于加到VO2中的W的劑量的相轉(zhuǎn)變溫度的圖。參照?qǐng)D3，可了解的是電阻根據(jù)加入的W的量變化。由于相變前VO2的半導(dǎo)體性質(zhì)在相變后轉(zhuǎn)變成金屬性質(zhì)，可基于VO2的電阻的變化，確定VO2相變發(fā)生的溫度。如圖4所示，當(dāng)VO2摻雜有3.6at%的W時(shí)，VO2薄膜的相轉(zhuǎn)變溫度為30° C，當(dāng)VO2摻雜有5.lat%的W時(shí)為20° C。這樣，玻璃基板上形成的VO2薄膜有可能在通過(guò)增加對(duì)可見(jiàn)光的透光率使可見(jiàn)度改善的同時(shí),通過(guò)增加IR輻射的反射改善反射基板的特性。圖4為說(shuō)明VO2薄膜的透光率的圖。參照?qǐng)D4，可了解的是VO2薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有約50%的透光率和在IR范圍的約30%或更小的透光率。由于可見(jiàn)光的透光率高于現(xiàn)有技術(shù)的反射基板的透光率的事實(shí)，本發(fā)明的反射基板明顯呈現(xiàn)優(yōu)異的特性，例如優(yōu)異的可見(jiàn)度，和在IR范圍內(nèi)的高反射率。圖5為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造反射基板的方法的示意性流程圖。參照?qǐng)D5，制造該實(shí)施方式的反射基板的方法可包含以下步驟:在玻璃基板(S100)上形成作為涂層的氧化物薄膜或氮化物薄膜，并在所述氧化物薄膜或氮化物薄膜上通過(guò)濺射沉積形成作為涂層的VO2薄膜(S200)。此處，可通過(guò)反應(yīng)性濺射沉積形成氧化物薄膜或氮化物薄膜，氧化物薄膜或氮化物薄膜由選自二氧化硅(SiO2)、五氧化鈮(Nb2O5)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)和氮化娃(Si3N4)中的一種材料制成。此外，通過(guò)使用濺射靶的濺射沉積形成VO2薄膜，該濺射靶由選自Mo、W、Cr、Ni和Zr的至少一種物質(zhì)摻雜的VO2制成；或者使用由VO2制成的濺射靶和由選自Mo、W、Cr、Ni和Zr中的至少一種物質(zhì)制成的濺射靶共濺射形成VO2薄膜。以上提供了關(guān)于某些實(shí)施方式和附圖的本發(fā)明具體示例性實(shí)施方式的說(shuō)明。這些說(shuō)明并非意在徹底說(shuō)明發(fā)明或?qū)l(fā)明限制于所公開(kāi)的精確形式內(nèi)，根據(jù)以上教導(dǎo)，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯然多種改良和變化都是可能的。因此，本發(fā)明的范圍不限于前述實(shí)施方式中，而是由所附權(quán)利要求書(shū)及其等效方式定義的。
權(quán)利要求
1.一種反射基板，包含: 基礎(chǔ)基板，和 形成在所述基礎(chǔ)基板上的熱致變色薄膜， 其中，所述熱致變色薄膜包含熱致變色材料和摻雜進(jìn)入所述熱致變色材料的摻雜劑，以使所述熱致變色薄膜的相轉(zhuǎn)變溫度小于所述熱致變色材料的相轉(zhuǎn)變溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射基板，其中，所述熱致變色材料包含選自由二氧化釩(VO2)、氧化鈦(III) (Ti2O3)、氧化鈮(NbO2)和硫化鎳(NiS)組成的組中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射基板，其中，所述熱致變色材料包含二氧化釩(VO2)，并且，其中，所述摻雜劑包含選自由鑰(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、鎳(Ni)和鋯(Zr)組成的組中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射基板，其中，所述熱致變色薄膜包含摻雜有3at%或更多的所述鎢(W)的所述二氧化釩(VO2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射基板，進(jìn)一步包含所述基礎(chǔ)基板和所述熱致變色薄膜之間的氧化物薄膜或氮化物薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反射基板，其中，所述氧化物薄膜或氮化物薄膜包含選自由二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、五氧化鈮(Nb2O5)、二氧化鈦(TiO2)和氮化硅(Si3N4)組成的組中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反射基板，其中，所述氧化物薄膜或氮化物薄膜的厚度在30nm至80nm的范圍內(nèi)。
8.—種制造反射基板的方法，包含在基礎(chǔ)基板上形成如權(quán)利要求1所述的熱致變色薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射基板，其中，所述熱致變色薄膜使用包含由所述摻雜劑摻雜的所述熱致變色材料的濺射靶形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射基板，其中，所述熱致變色薄膜使用包含所述熱致變色材料的濺射靶和包含所述摻雜劑的濺射靶形成。
全文摘要
一種反射基板及其制造方法，所述反射基板對(duì)可見(jiàn)光的透光率增加。所述反射基板包含玻璃基板、形成在玻璃基板上的氧化物薄膜或氮化物膜，并且二氧化釩(VO2)膜形成在所述氧化物薄膜或氮化物膜上。
文檔編號(hào)B32B17/00GK103171181SQ2012105759
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者崔溶元, 鄭映振, 文東建, 禹廣濟(jì) 申請(qǐng)人:三星康寧精密素材株式會(huì)社