層迭電子式變色窗口的制作方法
【專利說明】層迭電子式變色窗口
[0001]本申請是申請日為2009年12月I日，申請?zhí)枮?00980156688.X的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般關(guān)于電子式變色窗口，且特別是用于適應(yīng)多種窗口尺寸及功能并同時維持高良率、高產(chǎn)量及低成本的電子式變色窗口的改良制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]智能型窗口是結(jié)合具有可控制光及熱穿透性質(zhì)的元件的玻璃單元(glazingunit)。該元件一般為直接沉積于玻璃表面上或?qū)拥诓ＡП砻嫔系膶拥男问?。整合此智能型窗口至建筑物中可通過調(diào)整窗口的光與熱性質(zhì)而提供控制內(nèi)部亮度及溫度的機會。電致變色元件、懸浮粒子元件(SPD)及高分子分散液晶(PDLC)元件皆為可結(jié)合至智能型窗口的實例；在這些特定元件中的透光率皆可以電子式控制，且結(jié)合這些元件的智能型窗口亦如所知是電子式變色窗口。
[0004]電致變色元件目前廣泛結(jié)合于各種產(chǎn)品當(dāng)中，包括智能型窗口、后視鏡、及用于博物館展示的保護玻璃。電致變色元件是響應(yīng)橫跨該元件所施加的電壓而可改變光(及熱)穿透率性質(zhì)的元件。電致變色元件可制造為在透明及半透明態(tài)(其中穿透光為有色的)之間電切換的元件。進一步的說，可制造一些過渡金屬氫化物電致變色元件為介于透明與反射態(tài)之間切換的元件。電致變色元件的功能的更詳細(xì)討論在Granqvist, C.-G.的“NatureMaterials”(v5, n2, 2006年2月)中第89-90頁可找到。電致變色元件是目前在智能型窗口使用中最具希望的電子式變色元件。
[0005]SPD及TOLC元件已結(jié)合于智能型窗口中。SB)是具有一含有一些微觀粒子懸浮液的薄膜且于薄膜兩側(cè)含有透明電極的元件。粒子是隨機定向的且降低了膜的穿透率。然而，當(dāng)橫跨該膜施加電場時，粒子會與電場對齊，而增加膜的透光率。PDLC包含夾在薄塑料膜上的透明導(dǎo)體液晶層之間的液晶層。液晶粒子隨機定向于層中且散射光(層為半透明)。然而，當(dāng)橫跨液晶層施加電場時，晶體經(jīng)對齊以提供光學(xué)透明薄膜。通過施加橫跨液晶層的電壓以控制透明度。
[0006]當(dāng)電致變色元件結(jié)合至智能型窗口中時，需要確保電致變色元件具有至少十年的使用壽命，較佳為三十年或更多。然而，電致變色元件暴露至大氣中的氧及水可降級裝置的效能及降低裝置的使用壽命。在絕緣玻璃單元(IGU)的內(nèi)表面并入電致變色元件可在30年或更多年間提供對滿意效能所需的保護環(huán)境。SPD及TOLC元件也從通過I⑶提供的環(huán)境保護而得到益處。
[0007]智能型窗口一般為I⑶形式。包括電子式變色元件220的IGU100被顯示在圖1至3中?？刂破骷半娫?90通過電引線195附加至電子式變色元件220。圖3示出I⑶的截面圖(非按原尺寸)，I⑶包含兩片玻璃210及330，玻璃210及330通過框架340沿著四個邊緣分隔開及通過密封層350沿著四個邊緣密封在一起。內(nèi)部體積380填充例如氬這樣的惰性氣體，以提供熱隔離及非氧化環(huán)境。當(dāng)一電子式變色元件220結(jié)合至IGU中，電子式變色元件220在玻璃210 (朝向戶外的零件)的外部零件上制造及定位于玻璃210的朝內(nèi)表面上。參看圖2，圖2為該玻璃210的外部零件的內(nèi)表面的俯視圖。在IGU內(nèi)的惰性環(huán)境不會影響電子式變色元件220的效能。
[0008]在I⑶中的玻璃210的外部零件可以是變色、迭層、強化(tempered)、熱硬化(heat-strengthened)等的玻璃。當(dāng)電致變色元件220以上述方式結(jié)合至I⑶中時，玻璃210的外部零件將經(jīng)受熱應(yīng)力。進一步來說，若玻璃210的外部零件也變色，此舉將增加玻璃中的熱應(yīng)力。因而時常指定并且需要強化或熱硬化玻璃。
[0009]目前制造包括電子式變色元件的智能型窗口的基本原理是將所有玻璃功能-可變色元件、色彩/變色、厚度、強度、尺寸等結(jié)合至單片玻璃里。然而，此原理導(dǎo)向了不靈活且昂貴的制造程序(可整合的功能具有很有限的范圍)，這些是不同功能的相互矛盾的制造需求的結(jié)果。例如，考慮對于具有強化玻璃及電子式變色電致變色元件的智能型窗口的制造程序所具有的問題，其中某一窗口尺寸范圍是想要的。(強化玻璃及電致變色元件)此兩種特征結(jié)構(gòu)的處理需求是與包括玻璃裁切的整合處理不兼容的。這是因為在玻璃已強化后無法將玻璃切割而產(chǎn)生不同尺寸的零件，且若電致變色元件在強化前已沉積于玻璃上，隨后電致變色元件無法承受強化玻璃所需的處理。因此，須在沉積電致變色元件層之前切割及強化玻璃。這就要求制造設(shè)備應(yīng)對多種玻璃片尺寸，這會導(dǎo)致昂貴的制造設(shè)備及處理。進一步的說，控制多種不同基板尺寸在產(chǎn)率上可具有不良影響。例如，玻璃片的不同尺寸在沉積腔室中將呈現(xiàn)不同電場分布，不同電場分布可不良地影響沉積層的均勻性。(這在涉及離子物質(zhì)(例如，等離子體增強處理)的沉積處理中是顯著的)。另一實例是結(jié)合不同玻璃厚度的電致變色元件的沉積。對大多數(shù)典型薄膜沉積處理而言，當(dāng)沉積電致變色元件的層時，想要控制基板溫度；然而不同厚度的玻璃將以不同速率加熱及冷卻，從而導(dǎo)致較厚玻璃的產(chǎn)量較低并且很難控制處理均勻性。明確地說，存有一種對于智能型窗口的制造程序的需要，其中該制造程序具有靈活性且與低成本、高產(chǎn)率及高產(chǎn)量制造兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明實施例基于下列概念:(I)將不同玻璃功能分離至一些玻璃零件中，及(2)利用玻璃層迭技術(shù)以結(jié)合玻璃零件而提供具有增強功能的整合玻璃產(chǎn)品。當(dāng)想要不同功能而導(dǎo)向不兼容的處理需求及/或折衷的效能時，此方法特別有價值。提供一種制造電子式變色窗口玻璃的方法，該方法輕易地容許廣泛種類的窗口尺寸及功能。此方法包括單獨地制造電子式變色元件和窗口玻璃，且最終將電子式變色元件層迭至窗口玻璃。當(dāng)制造電子式變色元件時，此方法允許更大得多的處理靈活性，并提供窗口玻璃的規(guī)格的更大靈活性。這些概念及方法允許成本效益、高產(chǎn)率及高產(chǎn)量的電子式變色窗口的制造。用此文所敘述的方法制造的電子式變色窗口玻璃可結(jié)合入IGU中，及其它類型建筑玻璃中。
[0011 ] 本發(fā)明的實施例的方法允許在標(biāo)準(zhǔn)尺寸及厚度的基板上制造的電子式變色元件(所有薄膜處理在單一尺寸玻璃基板上完成)。此舉提供穩(wěn)定生產(chǎn)環(huán)境，穩(wěn)定生產(chǎn)環(huán)境適于具有良好處理控制、高產(chǎn)量及高效能的大量制造。只有在從基板中切割出單獨的電子式變色元件之后，才需要控制不同尺寸的基板。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的多個方面，制造具有多種尺寸及功能的電子式變色窗口玻璃的方法包含:(a)提供一大規(guī)格玻璃基板；(b)在大規(guī)格玻璃基板上制造多個電子式變色薄膜元件；(C)將大規(guī)格玻璃基板切割成多個電子式變色零件，每個電子式變色零件包括多個電子式變色薄膜元件中的一個；(d)提供多個窗口玻璃零件；(e)將多個電子式變色零件中的每一個與多個窗口玻璃零件中對應(yīng)的一個匹配；及(f)層迭匹配的電子式變色元件及窗口玻璃零件。層迭可導(dǎo)致電子式變色元件夾在玻璃基板及窗口玻璃零件中或在層迭零件的表面上。電子式變色元件可以是電致變色元件；然而，電子式變色元件可以是SPDjDLC元件或氣致變色(gasochromic)元件。電子式變色元件通常為薄膜元件且可使用所需的以下處理來進行制造:機器人控制基板；在真空中處理；等離子體處理；及/或加熱基板。玻璃零件可經(jīng)由熱處理、強化、變色、層迭、高強度等且可自多種不同尺寸及厚度中選擇。
[0013]進一步而言，本發(fā)明實施例的制造方法包含在生產(chǎn)線(其中使用標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)格玻璃基板)上制造電子式變色