CN102765231A - 热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃，该热致变色薄膜增加太阳能的透射和阻挡效率。所述热致变色基板包括基底基板、涂覆所述基底基板的热致变色薄膜和涂覆所述热致变色薄膜的高折射率薄膜。所述高折射率薄膜将红外线范围内的基准波长改变至更短的波长，在该基准波长处，由于相变导致的透射率的变化不超过0。提高太阳能透射和阻挡的效率，从而降低制冷和供暖建筑物的负荷。

Description

热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年4月18日提交的韩国专利申请10-2011-0035789的优先权，其全部内容为所有目的通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃。更具体地，涉及一种热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃，该热致变色薄膜增加太阳能的透射和阻挡效率。
背景技术
随着化学能源例如石油价格的飞涨，发展新能源的必要性正在增加。另外，节能技术的重要性与新能源的必要性一致地增加。实际上，在普通的房屋中至少60％的能量消耗归因于供暖和/或制冷。特别是，普通房屋和建筑物通过窗户损失的能量达到24％。
因此，在保持窗户的美学和视野特性的基本功能时，为了减少通过窗户损失的能量的量，已做出通过增加窗户的气密性和绝缘特性的多种尝试。代表性的方法，例如，包括改变窗户的尺寸和装备高绝缘的窗户。
高绝缘窗户玻璃的类型包括氩(Ar)注入双层玻璃，其中，Ar气等置于一对玻璃板之间以阻止热交换，低辐射率玻璃等。也正研究涂覆有具有特殊热特性的层以调节引入的太阳能量的玻璃。
特别是，在低辐射率玻璃中，涂覆有金属和金属氧化物薄层的玻璃允许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(IR)范围的照射可被阻挡。这种玻璃的作用是阻止热泄露到外部，并且阻止建筑物外部的热量进入，从而减少制冷和供暖的花费。然而，这种玻璃由于不同于可见光的反射波长的特性具有以下缺点。具体地，它不允许太阳光的IR范围进入室内，这特别在冬季是一个缺点，而且太阳光的透射率不会根据季节(温度)而调节。
因此，正在进行通过在玻璃涂覆具有强热效应的可选择性地透射或阻挡红外(IR)射线的二氧化钒(VO2)薄膜用于改善能量效率的技术开发。然而，存在着VO2薄膜透射和阻挡太阳能效率低的问题。
本发明背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，而不应理解为承认或任何形式的建议，这个信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的多个方面提供一种热致变色基板和具有热致变色薄膜的双层玻璃，其中通过用高折射率薄膜涂覆热致变色薄膜来提高透射或阻挡太阳能的效率，所述高折射率薄膜将基准波长改变(shift)到更短的波长，在该基准波长处由于热致变色薄膜的相变热致变色基板的透射率变化(相变后的透射率-相变前的透射率)不超过零(0)。
本发明的一个方面提供一种热致变色基板，所述热致变色基板包括基底基板、涂覆所述基底基板的热致变色薄膜和涂覆所述热致变色薄膜的高折射率薄膜。所述高折射率薄膜将红外线范围内的基准波长改变到更短的波长，在所述基准波长处，热致变色薄膜相变后的热致变色基板的透射率不超过热致变色薄膜相变前的热致变色基板的透射率。
在一个实施方式中，所述热致变色薄膜可为二氧化钒(VO2)薄膜，并且所述高折射率薄膜可为具有1.7至2.7范围内的折射率的薄膜。
文中，所述高折射率薄膜的光学厚度可在0.25至0.8的范围内，优选在0.5至0.8的范围内。
本发明的另一个方面还提供了一种节能双层玻璃，所述节能双层玻璃包括第一玻璃基板和与所述第一玻璃基板隔开的第二玻璃基板，并且所述第二玻璃基板优选在面对所述第一玻璃基板的表面上具有涂覆部分。所述涂覆部分包括涂覆所述第二玻璃基板的热致变色薄膜，和涂覆所述热致变色薄膜的两个表面中的至少一个的高折射率薄膜。所述高折射率薄膜将红外线范围内的基准波长改变到更短的波长。在所述基准波长处，所述热致变色薄膜相变后的所述热致变色基板的透射率不超过所述热致变色薄膜相变前的所述热致变色基板的透射率。
在一个实施方式中，所述热致变色薄膜可由选自由二氧化钒(VO2)、氧化钛(Ti2O3)、二氧化铌(NbO2)和硫化镍(NiS)组成的组中的一种制成。
在一个实施方式中，所述高折射率薄膜可由选自由氧化锌(ZnO)、二氧化钛(IV)(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化铪(HfO2)和三氧化二锑(Sb2O3)组成的组中的一种制成。
在一个实施方式中，所述高折射率薄膜可为具有1.7至2.7范围内的折射率的薄膜。
在一个实施方式中，所述高折射率薄膜的光学厚度可为0.25至0.8，优选0.5至0.8。
根据本发明的实施方式，通过涂覆热致变色薄膜来提高太阳能透过和阻挡的效率是可能的。根据外部环境调节所述热致变色基板的太阳光透射率，从而降低制冷和供暖建筑物的负荷。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点在合并于此的附图和以下的本发明详细描述中将变得明显或更详细地描述，所述合并于此的附图和以下的本发明详细描述一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是描述根据本发明一个实施方式的具有热致变色薄膜的热致变色基板的横截面示意图。
图2是描述根据本发明一个实施方式的具有热致变色薄膜的热致变色基板的透射率取决于波长的图。
图3是描述根据本发明一个实施方式的节能双层玻璃的横截面示意图。
具体实施方式
现将对本发明的各种实施方式进行详细说明，其实施例在附图中示出并在下文中描述，使得本发明相关领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。
在本发明的下面描述中，合并于此的已知功能和部件的详细描述可使本发明的主题不清楚时，将被省略。
图1是描述根据本发明一个实施方式的节能窗户即热致变色基板的横截面示意图。
参照图1，根据本发明一个实施方式的具有热致变色薄膜的热致变色基板包括基底基板100，涂覆基板100的热致变色薄膜110和涂覆热致变色薄膜110的高折射率薄膜120。高折射率薄膜120用于将基准波长改变到更短的波长，在所述基准波长处，热致变色薄膜相变后的热致变色基板的透射率不超过热致变色薄膜相变前的热致变色基板的透射率。
基底基板100是具有预定面积和预定厚度，并且涂覆有热致变色薄膜110的透明或彩色的基板。基底基板100优选由钠钙玻璃基板制成。
热致变色薄膜110通过用引起热致变色现象的材料涂覆基底基板100制成，以便控制通过热致变色薄膜110入射到基底基板100的太阳光的量。热致变色材料在特定温度下改变它的颜色。具体地，热致变色的材料的晶体结构由于热致变色现象而改变，从而其物理性质(例如电导率和红外线(IR)透射率)迅速变化。因此，用热致变色材料涂覆基底基板可实现在特定或更高温度下允许可见光进入的同时阻挡IR射线的效果。
文中，上述热致变色薄膜110可由选自二氧化钒(VO2)、氧化钛(III)(Ti2O3)、二氧化铌(NbO2)和硫化镍(NiS)中的一个制成，但不限于此。
高折射率薄膜120通过用高折射率材料涂覆热致变色薄膜110形成，以便提高热致变色薄膜110的允许或阻挡太阳能的能力。
由于在热致变色薄膜110上形成的高折射率薄膜120改变了入射到热致变色薄膜110的太阳光的波长和透射率，基准波长可改变至更短的波长，优选为800nm的波长，在该基准波长处，由于相变产生的热致变色基板的透射率变化(相变后的透射率-相变前的透射率)不超过0。
因此，在太阳能透射和阻挡效率高的800nm至1700nm的波长范围内，可使由于热致变色薄膜的相变导致的热致变色基板的透射率的变化比热致变色单层薄膜的透射率的变化更大，从而降低制冷和供暖建筑物的负荷。
在太阳光谱中，可见光与IR范围的比约为50∶50。细分IR范围，800nm至1300nm范围的光约为36％，1300nm至1700nm范围的光约为9％，和1700nm至2500nm范围的光约为5％。因此，通过用高折射率薄膜涂覆热致变色薄膜改变热致变色薄膜的透射波长和透射率，来增加由于相变导致的800nm至1700nm波长范围内的透射率之间的差异是可能的。从而可增加太阳能透射和阻挡的效率。
文中，高折射率薄膜120可由选自氧化锌(ZnO)、二氧化钛(IV)(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化铪(HfO2)和三氧化二锑(Sb2O3)中的一种制成，但不限于此。
图2是描述根据本发明一个实施方式的具有热致变色薄膜的热致变色基板的透射率取决于波长的图。
参照图2，基准波长对于具有VO2单层薄膜的窗户是900nm，和对于根据本发明的一个实施方式的具有VO2薄膜和TiO2高折射率薄膜的窗户是750nm，在该基准波长处由于相变导致的透射率的变化不超过0。可理解的是，基准波长从900nm改变为750nm，在该基准波长处由于相变导致的透射率的变化不超过0。
此外，当热致变色薄膜110为VO2薄膜时，高折射率薄膜的折射率优选为1.7至2.7的范围。
表1呈现了涂覆有VO2单层薄膜的玻璃的透射率和具有VO2薄膜和涂覆在VO2薄膜上的TiO2的玻璃的透射率在相变前后的变化。
表1
Figure BDA0000153997320000061
如上表1所呈现，可理解的是，具有VO2/TiO2薄膜的窗户比具有VO2单一薄膜的窗户在可见光的透射率上显示出约3％的增加，并且显示出在相变前后太阳光的透射率差异的增加。因此，可理解的是，通过用高折射率薄膜涂覆热致变色薄膜可增加太阳能透射和阻挡的效率。
下表2呈现了相变前后取决于TiO2光学厚度的透射率和反射率，其中TiO2涂覆在具有45nm厚度的VO2薄膜上。
表2
Figure BDA0000153997320000071
注释
OT1：光学厚度，Refl2：反射率，Trans3：透射率
如上表2所呈现，可理解的是，当高折射率薄膜的厚度范围为0.25至0.8，优选0.5至0.8时，相变前后的透射率的差异大。
图3是描述根据本发明一个实施方式的节能双层玻璃的横截面示意图。
参照图3，该实施方式的节能双层玻璃包括第一玻璃基板210和在面对第一玻璃基板210的表面上具有涂覆部分221的第二玻璃基板220。第二玻璃基板220与第一玻璃基板210隔开。隔离物230放置在第一玻璃基板210和第二玻璃基板220之间，以便保持第一玻璃基板210和第二玻璃基板220间的间隔。涂覆部分221可包括涂覆第二玻璃基板220的VO2薄膜，和涂覆VO2薄膜的高折射率薄膜。高折射率薄膜用于改变红外线范围的基准波长到更短的波长，在该基准波长处，由于相变导致的透射率的变化不超过0。
如上所述，该实施方式的双层玻璃密封地固定到窗户框(或门框)240上。因此，这个实施方式的双层玻璃可实现高效率的太阳能透射和阻挡，且其特性例如隔音、防风和防热，可好于单层玻璃的那些性能。
文中，高折射率薄膜可由选自氧化锌(ZnO)、二氧化钛(IV)(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化铪(HfO2)和三氧化二锑(Sb2O3)中的一种制成，但不限于此。
此外，高折射率薄膜可具有1.7至2.7范围内的折射率，并且高折射率薄膜的厚度可为0.25至0.8的范围，优选0.5至0.8的范围。
根据本发明的一个实施方式，具有热致变色薄膜的热致变色基板可包括相互交替的多个热致变色薄膜和多个高折射率薄膜。
对于某些实施方式和附图，已经呈现本发明具体示例性实施例的上述描述。它们不旨在详尽地或限制本发明至公开的精确形式，而是根据上述教导，对于本领域的普通技术人员来说许多修改和变化明显是可能的。
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物限定。

Claims (11)

1.一种热致变色基板，所述热致变色基板包括：
基底基板；
涂覆所述基底基板的热致变色薄膜；和
涂覆所述热致变色薄膜的两个表面中至少一个的高折射率薄膜，
其中，所述高折射率薄膜将在红外线范围内的基准波长改变至更短的波长，在所述基准波长处，所述热致变色薄膜相变后所述热致变色基板的透射率不超过所述热致变色薄膜相变前所述热致变色基板的透射率。
2.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述热致变色薄膜包括选自由二氧化钒(VO2)、氧化钛(Ti2O3)、二氧化铌(NbO2)和硫化镍(NiS)组成的组中的一种。
3.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述高折射率薄膜包括选自由氧化锌(ZnO)、二氧化钛(IV)(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化铪(HfO2)和三氧化二锑(Sb2O3)组成的组中的一种。
4.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述热致变色薄膜包括二氧化钒(VO2)，并且所述高折射率薄膜具有1.7至2.7范围内的折射率。
5.如权利要求4所述的热致变色基板，其中，所述高折射率薄膜具有0.25至0.8范围内的光学厚度。
6.如权利要求4所述的热致变色基板，其中，所述高折射率薄膜具有0.5至0.8范围内的光学厚度。
7.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述高折射率薄膜在800nm到1700nm的波长范围内负向增加所述热致变色薄膜相变前后所述热致变色基板透射率的差异。
8.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述基底基板包括玻璃基板。
9.如权利要求1所述的热致变色基板，其中，所述基底基板、所述热致变色薄膜和所述高折射率薄膜顺序形成。
10.如权利要求1所述的热致变色基板，包括多个所述热致变色薄膜和多个所述高折射率薄膜，每个热致变色薄膜和所述高折射率薄膜互相交替形成。
11.一种节能双层玻璃，所述节能双层玻璃包括：
第一玻璃基板；和
第二玻璃基板，所述第二玻璃基板与所述第一玻璃基板隔开，并且所述第二玻璃基板在面对所述第一玻璃基板的表面上具有涂覆部分，其中所述涂覆部分包括：
涂覆所述第二玻璃基板的热致变色薄膜；和
涂覆所述热致变色薄膜的两个表面中的至少一个的高折射率薄膜，所述高折射率薄膜将红外线范围内的基准波长改变至更短的波长，在所述基准波长处，所述热致变色薄膜相变后的所述热致变色基板的透射率不超过所述热致变色薄膜相变前的所述热致变色基板的透射率。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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