制造熱致變色窗戶的方法
【專利摘要】制造熱致變色窗戶的方法，利用該方法熱致變色窗戶在保持其熱致變色特性的同時可具有提高的可見光透射率。該方法包括步驟：在基板上形成第一透明傳導(dǎo)膜，在第一透明傳導(dǎo)膜上形成預(yù)熱致變色薄膜，以及熱處理包含基板、第一透明傳導(dǎo)膜和預(yù)熱致變色薄膜的多層結(jié)構(gòu)，從而將預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜。
【專利說明】制造熱致變色窗戶的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月27日提交的韓國專利申請第10-2012-0069382號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容就各方面而言通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種制造熱致變色窗戶的方法，更具體地，涉及一種制造其陽光透射率根據(jù)溫度變化的熱致變色窗戶的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]隨著諸如石油的化學(xué)能源的飛漲價格，對于新能源開發(fā)的需要不斷增長。另外，節(jié)能技術(shù)的重要性隨著對新能源的需求也不斷提高。實際上，住宅中至少60%的能耗歸因于供熱和/或制冷。具體而言，住宅和建筑物兩者通過窗戶損失了達24%的能量。
[0005]因此，在保持窗戶的基本功能(即美學(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)的雙層玻璃和低輻射玻璃(low-e glass)等，其中，Ar氣等置于一對玻璃板之間以防止熱交換。還在研究涂覆了具有比熱特性層以調(diào)節(jié)引入的太陽能總量的一類玻璃。
[0007]具體而言，低輻射玻璃的表面涂覆了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，而紅外光(IR)范圍內(nèi)的輻射可被阻擋。該玻璃的作用是防止熱量泄露到外部，并且防止建筑物外部的熱量進入，從而減少制冷和供熱的花費。然而，該玻璃由于其在非可見光的反射波長方面的特性而具有以下缺點。具體地，該玻璃不允許IR范圍的陽光進入室內(nèi)，這尤其在冬季是一個缺點，而且其陽光透射率不會根據(jù)季節(jié)和/或溫度而調(diào)節(jié)。
[0008]因此，通過用熱致變色材料涂覆玻璃而提供熱致變色窗戶的技術(shù)開發(fā)正在進行。當(dāng)玻璃達到預(yù)定溫度或更高時，這樣的熱致變色窗戶阻止了近紅外(NIR)輻射和紅外(IR)輻射，而允許可見光通過，從而防止室溫上升。
[0009]圖1為顯示相轉(zhuǎn)變前后熱致變色窗戶的陽光透射率水平變化的曲線圖，其中，玻璃基板的表面涂覆了由二氧化釩(VO2)制成的熱致變色薄膜。
[0010]如圖1所示，可以理解，當(dāng)玻璃涂覆了熱致變色材料時，玻璃在相變前后對于特別在IR范圍內(nèi)的陽光透射率不同。這樣因此可提高制冷和供熱建筑物時的能量效率。
[0011]將該熱致變色薄膜涂布到建筑的玻璃上時，需要低輻射率以在冬天進行取暖時使熱量損失最小。但是，傳統(tǒng)的熱致變色薄膜不具有低輻射率而成為問題。具體而言，二氧化釩(VO2)薄膜具有的問題在于，由于它具有與普通玻璃相似的0.84的高輻射率，因此它不能在冬天進行取暖時有效地隔熱。
[0012]此外，熱致變色薄膜因其金屬性質(zhì)而具有低的可見光透射率的缺點。[0013]為了提高熱致變色薄膜的可見光透射率，在現(xiàn)有技術(shù)中使用了減小熱致變色薄膜厚度的方法或形成多層膜結(jié)構(gòu)的方法，該多層膜結(jié)構(gòu)除了熱致變色薄膜以外還包含低折射率薄膜和/或高折射率薄膜。
[0014]然而，當(dāng)熱致變色薄膜的厚度減小時，出現(xiàn)的問題在于，熱致變色薄膜的相轉(zhuǎn)變特性變得不一致。此外，當(dāng)除了熱致變色薄膜以外低折射率薄膜和/或高折射率薄膜也形成多層膜結(jié)構(gòu)時，出現(xiàn)的問題在于，當(dāng)形成多層結(jié)構(gòu)的高溫沉積過程正在進行時，熱致變色材料經(jīng)歷相變成為不同的結(jié)晶相，從而失去其熱致變色特性。
[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，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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的各個方面提供了一種制造熱致變色窗戶的方法，利用所述方法所述熱致變色窗戶在保持其熱致變色特性的同時可具有提高的可見光透射率。
[0017]在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種制造熱致變色窗戶的方法，包括以下步驟:在基板上形成第一透明傳導(dǎo)膜；在所述第一透明傳導(dǎo)膜上形成預(yù)熱致變色薄膜；和熱處理包含所述基板、所述第一透明傳導(dǎo)膜和所述預(yù)熱致變色薄膜的多層結(jié)構(gòu)，從而將所述預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述方法可進一步包括形成所述預(yù)熱致變色薄膜后，在所述預(yù)熱致變色薄膜上形成第二透明傳導(dǎo)膜的步驟，其中，所述多層結(jié)構(gòu)進一步包含所述第二透明傳導(dǎo)膜。
[0019]熱處理所述多層結(jié)構(gòu)的步驟可使氧從所述透明傳導(dǎo)膜擴散到所述預(yù)熱致變色薄膜中，從而將所述預(yù)熱致變色薄膜改造成為所述熱致變色薄膜。
[0020]所述熱致變色薄膜可由熱致變色材料AxBy制成，所述預(yù)熱致變色薄膜可由材料AxBz制成,其中，A為金屬，且Y大于z。優(yōu)選地，z為O。
[0021]形成所述透明傳導(dǎo)膜的步驟可在氧氣氣氛中進行。
[0022]所述熱致變色薄膜可由選自由二氧化釩(V02)、氧化鈦(III) (Ti2O3)和氧化鈮(NbO2)組成的組中的一種制成。
[0023]所述預(yù)熱致變色薄膜可包含純的釩金屬，其中，熱處理所述多層結(jié)構(gòu)使所述純的釩金屬相變成為二氧化釩(vo2)。
[0024]所述透明傳導(dǎo)膜可由選自氧化銦(III) (Ιη203)、二氧化錫(SnO2)和過氧化鋅(ZnO2)組成的組中的至少一種材料制成。優(yōu)選地，所述透明傳導(dǎo)膜進一步包含摻雜劑。
[0025]熱處理所述多層結(jié)構(gòu)的步驟可在300°C至500°C的溫度范圍內(nèi)于真空氣氛中進行。
[0026]所述透明傳導(dǎo)膜可通過濺射形成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠制造熱致變色窗戶，利用該方法所述熱致變色窗戶在保持其熱致變色特性的同時可具有提高的可見光透射率。
[0028]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以下的本發(fā)明詳細說明中，這些特征和優(yōu)點將變得明顯或更詳細地敘述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]圖1為顯示相轉(zhuǎn)變前后熱致變色窗戶的陽光透射率水平變化的曲線圖，其中，玻璃基板的一個表面涂覆了由二氧化釩(VO2)制成的熱致變色薄膜；
[0030]圖2為示意地顯示根據(jù)本發(fā)明第一個實施方式的制造熱致變色窗戶的方法的流程圖；
[0031]圖3為示意地顯示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式的制造熱致變色窗戶的方法的流程圖；
[0032]圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式制造的熱致變色窗戶的可見光透射率隨厚度而變的曲線圖；和
[0033]圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式制造的熱致變色窗戶的反射率曲線圖。【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)將詳細參考根據(jù)本發(fā)明的制造熱致變色窗戶的方法，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)域的普通技術(shù)人員可容易地將本發(fā)明付諸實踐。
[0035]全文中，將參考附圖，其中相同的附圖標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會使本發(fā)明的主題不清楚時將被忽略。
[0036]圖2為示意地顯示根據(jù)本發(fā)明第一個實施方式的制造熱致變色窗戶的方法的流程圖。
[0037]參照圖2，為了根據(jù)本發(fā)明制造熱致變色窗戶，首先，在SlOO中，用透明傳導(dǎo)膜涂
覆基板。
[0038]基板為熱致變色窗戶的基材。優(yōu)選地，基板由堿石灰建筑玻璃制造。
[0039]透明傳導(dǎo)膜為傳導(dǎo)性氧化物膜，該膜在基板上形成以在隨后的熱處理步驟使氧擴散到預(yù)熱致變色薄膜中。
[0040]該透明傳導(dǎo)膜具有低輻射率和高折射率，從而降低了熱致變色窗戶的輻射率并提高了熱致變色窗戶的可見光透射率。也就是說，透明傳導(dǎo)膜可因其卓越的電阻性而改善熱致變色窗戶的輻射率。此外，由于透明傳導(dǎo)膜具有高折射率，能夠通過調(diào)節(jié)透明傳導(dǎo)膜的厚度控制可見光透射率。
[0041]此外，透明傳導(dǎo)膜在后面將說明的熱處理步驟S300中起到防止基板內(nèi)部的離子擴散到熱致變色薄膜中的擴散屏障作用，從而防止熱致變色薄膜失去熱致變色特性。具體而言，當(dāng)基板由堿石灰玻璃制成時，透明傳導(dǎo)膜可防止玻璃基板內(nèi)部的鈉(Na)離子擴散到熱致變色薄膜中。
[0042]透明傳導(dǎo)膜可具有包含選自但不限于ln203、SnO2和ZnO2中的至少一種的組分。
[0043]此外，為了改善透明傳導(dǎo)膜的導(dǎo)電性和光學(xué)特性，透明傳導(dǎo)膜可用摻雜劑處理，由此透明傳導(dǎo)膜可由選自氧化銦錫(ΙΤ0)、F摻雜的氧化錫(FT0)、Al摻雜的氧化鋅(AZO)和Ga摻雜的氧化鋅(GZO)中的一種制成。
[0044]透明傳導(dǎo)膜可在低溫(室溫)下涂布到基板上。此外，透明傳導(dǎo)膜可通過濺射涂布到基板上。[0045]此外，用透明傳導(dǎo)膜涂覆基板的步驟可在氧氣氣氛中進行。這使透明傳導(dǎo)膜具有更多氧，以便氧可在后面將說明的熱處理步驟S300中更好地擴散到預(yù)熱致變色薄膜中。
[0046]然后，在S200中，用預(yù)熱致變色薄膜涂覆透明傳導(dǎo)膜。
[0047]預(yù)熱致變色薄膜可通過用純的金屬材料涂覆透明傳導(dǎo)膜而形成，純的金屬材料可通過結(jié)合氧形成熱致變色材料。或者，預(yù)熱致變色薄膜可用與熱致變色材料相同的元素組成的但具有無熱致變色特性的結(jié)晶相的材料涂覆透明傳導(dǎo)膜而形成。例如，預(yù)熱致變色薄膜可由除了具有熱致變色特性的二氧化釩(VO2)之外的一種釩氧化物制成，如V203、V3O5,V4O7> V6O11' V509、V6O13' V409、V3O7, V205。
[0048]當(dāng)熱致變色材料具有化學(xué)式AxBy時，預(yù)熱致變色材料將具有化學(xué)式AxBz，其中A為金屬，y>z,并且優(yōu)選地，z可為O。
[0049]預(yù)熱致變色薄膜可通過濺射在透明傳導(dǎo)膜上形成。
[0050]最終，在S300中，熱處理所得基板、透明傳導(dǎo)膜和預(yù)熱致變色薄膜彼此堆疊的結(jié)構(gòu)，從而制造熱致變色窗戶。
[0051]熱處理基板、透明傳導(dǎo)膜和預(yù)熱致變色薄膜彼此堆疊的結(jié)構(gòu)時，透明傳導(dǎo)膜內(nèi)部的氧擴散到預(yù)熱致變色薄膜中，因而將預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜。
[0052]在該方式中，能夠通過熱處理將預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜而制造具有卓越的熱致變色特性的熱致變色窗戶。
[0053]在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)多層結(jié)構(gòu)涂覆了熱致變色薄膜時，在熱致變色薄膜的高溫沉積過程中熱致變色薄膜經(jīng)歷相變，由此熱致變色薄膜失去其熱致變色特性。相比之下，本發(fā)明通過用預(yù)熱致變色薄膜涂覆多層結(jié)構(gòu)并通過熱處理將預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜而制造熱致變色窗戶可克服上述問題。
[0054]此外，由于氧擴散到預(yù)熱致變色薄膜中，所以透明傳導(dǎo)膜的傳導(dǎo)性由于氧空位和金屬取代可顯著地提高，從而進一步改善熱致變色窗戶的輻射率。
[0055]熱處理步驟S300可在300°C至500°C的溫度范圍內(nèi)于真空氣氛中進行。
[0056]參照圖3，根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式的制造熱致變色窗戶的方法可在形成預(yù)熱致變色薄膜的步驟S200后和熱處理步驟S300前進一步包括用透明傳導(dǎo)膜涂覆預(yù)熱致變色薄膜的步驟S250。
[0057]在預(yù)熱致變色薄膜上形成的透明傳導(dǎo)膜不僅在隨后的熱處理步驟S300中使氧擴散到預(yù)熱致變色薄膜中，而且當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制造熱致變色窗戶時還用于保護熱致變色薄膜免受劃損或外部污染。
[0058]由上述根據(jù)本發(fā)明的制造熱致變色窗戶的方法制造的熱致變色窗戶具有高的可見光透射率和低輻射率。
[0059]圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式制造的熱致變色窗戶的可見光透射率隨厚度而變的曲線圖。在該情況下，透明傳導(dǎo)膜由氧化銦錫(ITO)制成。
[0060]參照圖4，可理解熱致變色窗戶的可見光透射率隨著透明傳導(dǎo)膜厚度的增加而提聞。
[0061]圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明第二個實施方式制造的熱致變色窗戶的反射率的曲線圖。這里，透明傳導(dǎo)膜由氧化銦錫(ΙΤ0)制造，且透明傳導(dǎo)膜的厚度為50nm。
[0062]參照圖5，根據(jù)本發(fā)明制造的熱致變色窗戶具有高反射率。換句話說，由于根據(jù)本發(fā)明制造的熱致變色窗戶具有低輻射率，所以它具有卓越的隔熱特性，從而提高了建筑物的制冷/供熱的能量效率。
[0063]本發(fā)明具體示例性實施例的上述說明已經(jīng)參照附圖提供。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。
[0064]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】
1.一種制造熱致變色窗戶的方法，包括: 在基板上形成第一透明傳導(dǎo)膜； 在所述第一透明傳導(dǎo)膜上形成預(yù)熱致變色薄膜；和 熱處理包含所述基板、所述第一透明傳導(dǎo)膜和所述預(yù)熱致變色薄膜的多層結(jié)構(gòu)，從而將所述預(yù)熱致變色薄膜改造成為熱致變色薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括形成所述預(yù)熱致變色薄膜后，在所述預(yù)熱致變色薄膜上形成第二透明傳導(dǎo)膜，其中，所述多層結(jié)構(gòu)進一步包含所述第二透明傳導(dǎo)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，熱處理所述多層結(jié)構(gòu)使氧從所述透明傳導(dǎo)膜擴散到所述預(yù)熱致變色薄膜，從而將所述預(yù)熱致變色薄膜改造成為所述熱致變色薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱致變色薄膜包含熱致變色材料AxBy，所述預(yù)熱致變色薄膜包含材料AxBz，其中，A為金屬，且y大于z。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，z為O。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述透明傳導(dǎo)膜在氧氣氣氛中進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱致變色薄膜包含選自由二氧化釩(V02)、氧化鈦(III) (Ti2O3)和氧化鈮(NbO2)組成的組中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)熱致變色薄膜包含純的釩金屬，其中，熱處理所述多層結(jié)構(gòu)使所述純的釩金屬相變成為二氧化釩(V02)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述透明傳導(dǎo)膜包含選自由氧化銦(III)(In2O3)、二氧化錫(SnO2)和過氧化鋅(ZnO2)組成的組中的至少一種材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述透明傳導(dǎo)膜進一步包含摻雜劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，熱處理所述多層結(jié)構(gòu)在300°C至500°C的溫度范圍內(nèi)于真空氣氛中進行。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述透明傳導(dǎo)膜通過濺射形成。
【文檔編號】B32B37/15GK103507389SQ201310263182
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】崔溶元, 鄭永秀, 柳翔煉, 鄭映振 申請人:三星康寧精密素材株式會社