JP2018507429A - Ir反射フィルム - Google Patents
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Abstract
半透明または透明なフィルムまたはシートであって、高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた薄い金属層(3)を含むものとする基材(1)と、該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、を含む半透明または透明なフィルムまたはシートであって、前記埋込まれた金属層(3)が50〜800nmの周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%を覆う。さらに、前記フィルムまたはシートを含む窓、ガラスファサード要素またはソーラーパネル、前記フィルムまたはシートの製造方法、および前記フィルムまたはシートを用いて太陽赤外線の透過を低減するための方法にも関する。
Description
詳細な説明
本発明は放射線の管理に関し、より具体的には、可視光に対する高い透明性および可視光の高透過と、赤外光の高反射、典型的には太陽放射線からの赤外光の高反射と、を提供するデバイスまたはフィルムに関する。該デバイスを、有利には窓の中、ガラスファサード要素の中、または特に光起電(PV)デバイスの上に組込むことができ、その際、該デバイスによって、建物に入る赤外線の割合が減少するかあるいは熱の取込みが減少し、それによって動作温度が低下し、そして光電池の効率が向上する。
本発明は放射線の管理に関し、より具体的には、可視光に対する高い透明性および可視光の高透過と、赤外光の高反射、典型的には太陽放射線からの赤外光の高反射と、を提供するデバイスまたはフィルムに関する。該デバイスを、有利には窓の中、ガラスファサード要素の中、または特に光起電(PV)デバイスの上に組込むことができ、その際、該デバイスによって、建物に入る赤外線の割合が減少するかあるいは熱の取込みが減少し、それによって動作温度が低下し、そして光電池の効率が向上する。
光電池、例えばシリコン太陽電池は典型的には太陽光照明下で昇温し、これによって重大な効率損失が生じる。本発明は、太陽光の赤外線部分により生じる望ましくない昇温を低減すべく、光電池上への取付けが可能な保護箔を提供する。
欧州特許出願公開第1767964号明細書(EP−A−1767964)および国際公開第2012/147052号(WO 2012/147052)には、例えばZnSなどの高屈折材料層を含む熱線反射構造体がゼロ次回折フィルタとして記載されており、このゼロ次回折フィルタは、建物または車両への太陽エネルギーの透過の制御が必要とされるソーラー制御用途においてIRを管理する目的で提案されている。このフィルタの機能は、高屈折層内の特定のグレーティング構造体に基づく。
商業用の熱管理フィルムのなかには、波長に応じて特定の反射を提供する、銀層および/または誘電層を含む多層を含むものがある。米国特許第7727633号明細書(US−7727633)および米国特許第7906202号明細書(US−7906202)には、赤外波長域の太陽光を退けるのに有用な2つの光学層の組合せが記載されている。第1の層は、限定的な赤外線波長域に対する高反射を提供する高分子多層フィルムである。このフィルムは数十または数百の副次的な層から構成され(ブラッグ反射器)、これによって角度に敏感な反射帯が得られる。この反射帯は、光の入射角が大きくなるにつれて可視へと移る。第2の層は、赤外線波長域の光を吸収するナノ粒子を含む。
米国特許出願公開第2011203656号明細書(US−A−2011−203656)には、太陽電池または発光ダイオードにおいて透明電極として使用するための、透明高分子基材上の複数の金属ナノ構造体が記載されている。国際公開第2004/019083号(WO 2004/019083)には、例えば光通信などの様々な用途に向けた導電性材料で部分的にコーティングされた反射面を含む回折格子が記載されている。G. Mbise et al., Proc. SPIE 1149, 179 (1989)には、ガラス上に斜角下で堆積されたCrフィルムを通る、角度依存性の光透過が報告されている。
国際公開第2015/007580号(WO 2015/007580)には、中断された金属層を含む特定のナノ構造化表面が記載されており、これらのナノ構造化表面は、可視光を通すとともに、入射角に大きく依存する赤外線の反射を示す。
可視光を透過しつつ赤外線を反射する層スタックを用いた干渉フィルタは多くの刊行物に記載されており、例えば、金属酸化物を含む誘電層の間に1つ以上の金属層を含むファブリ・ペローフィルタ(米国特許第5111329号明細書(US−5111329);国際公開第09/120175号(WO 09/120175);米国特許第5071206号明細書(US−5071206))、または交互の高分子層を含むもの(米国特許第7906202号明細書(US−7906202))が記載されている。金属層と高屈折率誘電材料層とを接触させること(インデックスマッチング)により、この金属層を通じた透過率を改善することができ、概要が、Granqvist, Appl. Phys. A 52, 83 (1991)に記載されている。
周期的な中断部を金属層に導入し、そしてこの金属層に隣接する層に関して高屈折誘電体を選択することによって、十分な角度非依存性を示す改善された赤外(IR)線反射率を達成できることが判明した。その結果、中断された金属層を1つ含む本デバイスは、多層スタックを用いて達成されるものと同様のIR反射効果を提供することができる。あるいは、IRフィルタ効果の増強を実現すべく、本デバイスを多層スタックとして適用することもできる。
したがって、本発明は第1に、半透明または透明なフィルムまたはシートであって、
高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた金属層(3)を含むものとする基材(1)と、
該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、
を含む、半透明または透明なフィルムまたはシートにおいて、
前記埋込まれた金属層(3)が50〜800nm(典型的には100〜500nm、特に100〜300nm)の周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%、特に70〜99%を覆う(以下では、金属層のデューティサイクルが0.7以上であり、典型的には0.7〜0.99の範囲であり、好ましくは0.8〜0.95の範囲であるとも記載される)ことを特徴とする、半透明または透明なフィルムまたはシートに関する。
高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた金属層(3)を含むものとする基材(1)と、
該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、
を含む、半透明または透明なフィルムまたはシートにおいて、
前記埋込まれた金属層(3)が50〜800nm(典型的には100〜500nm、特に100〜300nm)の周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%、特に70〜99%を覆う(以下では、金属層のデューティサイクルが0.7以上であり、典型的には0.7〜0.99の範囲であり、好ましくは0.8〜0.95の範囲であるとも記載される)ことを特徴とする、半透明または透明なフィルムまたはシートに関する。
本デバイスを有利には、窓の中、ガラスファサード要素の中、または特に光起電(PV)デバイスの上に組込むことができ、その際、本デバイスは、建物の中に入るまたは光電池上を通る赤外線の割合を減少させる保護箔として機能する。そのようにして、本デバイスによって熱の取込みが減少するとともに建物内部の温度または光電池の動作温度が低下し、それによってその効率が向上する。
本発明の典型的な一デバイスを、図1または図4に示す。これらの図はそれぞれ、保護フィルムまたは保護シートの断面図を示す。この保護フィルムまたは保護シートは、透明または半透明の基材(1)と薄い金属層(3)とを含み、この金属層は、この金属層の上方および下方の2つの高屈折率誘電材料層(4)の間にあり、このようにして1つの誘電材料層への薄い金属層の埋込みの光学的効果が生じ、またこの保護フィルムまたは保護シートはさらに、この上方の高屈折率層の上(基材とは反対側)に、パッシベーション層(保護層、5)を含む。さらに、このデバイスは必要に応じて、このパッシベーション層の上にARコーティング(2)を含むことができる。本デバイスの典型的な一設置において、層4および任意に2の側が太陽光に面するのに対して、基材側は太陽光とは反対側に(典型的には建物内部に向いてまたは光電池に向いて)位置する。
グレージングまたは保護箔に通常使用される材料も、本基材(1)に有用である。そのような材料、例えば通常のクラウンガラスまたはフリントガラス、透明な高分子材料、例えばポリカーボナート、ポリアクリル樹脂、例えばPMMA、ポリビニルブチラールは典型的には、1.5近傍の、例えば1.45〜1.65の範囲の、通常は1.5〜1.6の範囲の屈折率を有する。基本的には、同一のクラスの材料を、パッシベーション層(保護層、5)の製造に使用することができる。放射線硬化性ポリマーは類似の屈折特性を有しており、これを上記の材料と組合せて、例えば基材上のエンボス加工可能なコーティングとして、またはパッシベーション層もしくは前記層の一部として、使用することができる。
中断された金属層(3)が埋込まれた高屈折率(HRI)誘電材料層(4)によって適切なインデックスマッチングがもたらされ、このようにしてこれらの高屈折率(HRI)誘電材料層(4)は、本デバイスを通る可視光の良好な透過に寄与する。これらの高屈折率(HRI)誘電材料層(4)の屈折率は典型的には、パッシベーション層(5)の屈折率よりも少なくとも0.4だけ高く、典型的には、該HRI材料の屈折率とパッシベーション層の屈折率との差は0.4〜1.0の範囲であり、好ましくは0.5〜0.9の範囲である。総じて、HRI材料の屈折率は1.9以上であり、典型的には1.9〜2.8の範囲であり、好ましくは2.0〜2.6の範囲である。
少なくとも1つの次元内での金属層(3)における中断部の周期が100〜500nm(最も好ましくは100〜300nm)の範囲であるフィルムまたはシートが好ましい。埋込まれた金属層は典型的には、基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う。
上述の本フィルムまたはシートデバイスの構成から明らかであるように、金属層の面は総じて、基材面に対して平行である。金属層(3)の厚さは典型的には、4〜20nmの範囲であり、特に5〜15nmの範囲である。金属層(3)の厚さは総じて、その面に対して垂直に測定される。金属層は平坦であってよく、そのようにして金属層は、デューティサイクルにより示される基材の領域を該基材に対して平行な層として覆うことができ、あるいは金属層は、該金属層の領域のうちの平行から逸脱したまたさらには基材面に対して垂直な小部分を典型的には中断部の端部に含むことによって構造化されていてもよく、そのような非平行部分は典型的にはその厚さの2〜5倍の長さで延在し、そのような金属層の小部分(該小部分が覆うのは基材表面の10%以下であり、典型的には基材表面の1%以下である)は、特定の場合にはHRI層(4)の片側を、またさらにはHRI層(4)の両側を貫通することがあるが、好ましい一実施形態においては、そのような非平行構造体はHRI層(4)を貫通せず、そのようにしてこうした非平行構造体はHRI材料内に完全に埋込まれる。
HRI材料層(4)の厚さは典型的には、金属層の両側で20〜50nmの範囲であり、特に30〜40nmの範囲である。上記の(曲がったまたは好ましくは平坦な)基材面に対する平行から逸脱した金属層部分では例外が可能であり、その部分では、HRI材料層(4)の厚さは低減されてもよいし、さらには(金属構造体が貫通している場合には)ゼロであることもできる。製造の観点からは、HRI材料層(4)を2層(金属層の両側に1つずつ)と考えることができ、これらの層はそれぞれが基材に対して実質的に平行であり、かつこれらの層は金属層が中断されている箇所で互いに接触している。
金属層は典型的には、銀、アルミニウム、銅、金から選択される金属を含み、好ましくは、金属層は実質的に、銀、アルミニウム、銅、金からなり、特に銀からなる。
HRI層(4)のための高屈折率誘電材料は典型的には、金属カルコゲン化物および金属窒化物、好ましくは金属Al、In、Ga、Si、Sn、Ce、Hf、Nb、Ta、Zn、Ti、Zrのカルコゲン化物および窒化物ならびに/またはこれらの金属の2元系アルカリカルコゲン化物および窒化物、特にこれらの金属の酸化物、窒化物、硫化物から選択される。典型的な材料としては例えば、チタンおよび/またはジルコニウムの酸化物およびアルコキシド、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化インジウム、タングステン酸化物、例えば三酸化タングステン、酸化亜鉛、Ta2O5、LiTaO3、ZrO2、SnN、Si3N4、Nb2O5、LiNbO3、CeO2、HfO2、AlNが挙げられ、特に好ましいのはZnSである。
本発明によるフィルムまたはシートは有利には、パッシベーション層の上に(すなわち、さらなる層5の上に)追加の層(2)を担持し、この追加の層(2)は、反射防止コーティングである。
有用な反射防止(AR)コーティングは典型的には、透明または半透明の多孔質材料であって、例えば適切な誘電粒子、例えば二酸化ケイ素またはアルミナを適切なバインダー中に含むものであり、例えばWicht et al., Macromolecular Materials and Engineering 295, 628 (2010)に開示された材料である。
有利には、隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)および必要に応じて(2)はそれぞれ互いに光学的に直接接触し、すなわち総じていかなる介在物(空気、気泡など)も、また例えば回折、拡散またはヘイズといった望ましくない光学的効果を招きうる他の介在材料も、存在しない。
したがって、本発明はさらに、本発明の半透明または透明なフィルムまたはシートを含む光学デバイス、例えば窓、ガラスファサード要素、または特に光起電(PV)デバイスに関する。
本明細書中で使用する場合の例えば「高い」、「低い」または「薄い」といった相対的な用語または条件は総じて、ある材料または層の特性を、隣接する材料または層の同一のまたは対応する特性と比較して規定するものである。したがって、例えば「高屈折率」なる条件には、「高屈折率誘電材料」(4)が、基材(1)とさらなる層(5)との双方のうちの一方よりも高い屈折率を有することが要求される。
本発明の範囲内で使用する場合の「表面」なる用語は、ある材料の表面であって、他の固体材料(例えば金属、封入層など)で覆われることができ、そのようして、本発明の構造要素、デバイス、光電池、ソーラーパネルもしくは窓ガラスの内部表面を形成するかまたはそのような構造要素の外部表面を形成する表面を指す。
本発明の範囲内で使用する場合の「基材面」なる用語は、基材の巨視的な広がりの面であって、本発明によるさらなる層(中断された金属層を含む)を担持するものを指す。基材は、巨視的スケールで曲がっていてもよいが、微視的スケールでの平坦からの逸脱は無視することができ、したがって、基材表面は総じて平坦面の形成と呼ばれる。基材表面(HRI層および金属層を含む)はさらに、半透明または透明な材料の1つ以上のさらなる層内に埋込まれていてもよいし、半透明または透明な材料の1つ以上のさらなる層で覆われていてもよい。
本発明の範囲内で使用する場合の「半透明の」または「半透明性」なる用語は、ある材料の、典型的には基材の、または本フィルムもしくはシートの、特性であって、可視光(約400〜約800nmの一般的な波長域)、例えば可視域の太陽光が、ヘイズまたは散乱効果を伴うかまたは伴わずに該材料を通過することを許容する特性を指す。本発明の範囲内で使用する場合の「透明な」または「透明性」なる用語は、ある材料の特性であって、可視域の光が最小限の散乱効果で以て該材料を通過することを許容する特性を意味する。これらの用語は総じて、太陽光の可視域からの電磁波に対する半透明性または透明性を意味し、これは、可視域(特に400〜700nm)の太陽放射線エネルギーの少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも85%の透過を許容することを意味する。透明性または半透明性とは、本フィルムまたはシートの材料がこうした特性を提供し、その結果として、本基材、本パッシベーション層、本反射防止コーティング、本HRI層および本金属層が、可視域において透明であるかまたは少なくとも半透明であることを意味する。金属層は一定の厚さを超えると可視光に対する透明性を失うため、金属層は、大半の可視光が確実に通過しうるのに十分な薄さである。
本発明の範囲内で使用する場合の「窓」なる用語は、典型的には車両における、農業における、または特に建築における構造要素であって、光が壁を通り抜けることができる(典型的には、太陽光が外部空間から内部空間へと入る)ようにするために該壁内に配置されているかまたは該壁を構成するものを指し、その際、該壁によって典型的には、内部空間(典型的には車両の内部空間、または特に建物の内部空間)と、他の内部空間または特に外部空間(典型的には屋外環境)とが隔てられる。
本発明の範囲内で使用する場合の「窓ガラス」なる用語は、半透明、特に透明な材料からなる窓の、半透明、特に透明な構造要素を指し、典型的には枠も付属品も有しない窓を指す。本発明による透明な窓ガラスの一典型例は、建物の窓または車両の窓、例えばバスもしくは電車における窓である。
本発明の範囲内で使用する場合の「金属層」なる用語は総じて、2次元における金属伝導性を提供する実質的に等方性の層を指し、この層は総じて基材面に対して平行に延在する。金属層の厚さは、最終的なフィルムまたはシートが半透明または透明となるような低さである。
本発明の範囲内で使用する場合の「中断された金属層」なる用語は、特定の周期で中断された金属層であって、該層の2つの以上の中断された部分の間には実質的には金属伝導性を有しないが、該層の中断されていない帯状部または部分の内部では金属伝導性が存在する層を指す。中断とは、少なくとも1つの次元における空間的分離であって、(例えば図7に示すような)層面内部の非金属化部分によって達成されうる、および/または金属層のうちの複数の部分を該金属層の厚さを上回る大きさの距離だけ該層面の外へずらすことによって達成されうる、空間的分離を意味する。
したがって、本発明の範囲内で使用する場合の「薄い金属層」における「薄い」なる用語は、厚さが、基材面に対して垂直な方向で、該金属層内の中断部よりも小さく、かつ/またはその上方もしくは下方にある高屈折率誘電材料層の厚さよりも小さいことを指す。
本発明の範囲内で使用する場合の「周期」なる用語、例えば、金属層の中断部に関する「周期」なる用語、または中断された金属層の製造に使用されるパターンに関する「周期」なる用語は、総じて、隣接する2つの金属層部分の間のすべての間隔のうちの最短の幅(平均値)に、隣接する金属層部分1つ分の幅を加えたものを指し、これは典型的には、金属層への中断部の導入に用いることのできるグレーティングの周期とほぼ同一の周期である(さらに以下を参照:これは例えば、グレーティング長に対して垂直な方向での、グレーティングの隣接する2つのピーク中心の距離として測定される)。
本発明の範囲内で使用する場合の「デューティサイクル」なる用語は、本発明のような層構造体を含むフィルムまたはシートのすべての部分の全領域に対する、金属で覆われた領域の比率を指す。中断部が線状のグレーティングの形態である場合には、デューティサイクルは、周期から中断部1つ分の幅を減じた差分を周期で除したもの(すなわち、例えば図7に示す比率DC/P)に等しい。
本発明はさらに、前記特徴を含む光学デバイスに関する。
基材は典型的には、平坦なもしくは湾曲した高分子シートまたはガラスシートか、あるいは高分子シートおよびガラスシートを含む。基材上の金属層およびHRI層は典型的には、適切な半透明または好ましくは透明な媒体によって封入される。
本発明のデバイス、例えばフィルムは金属構造体を含み、本発明のデバイスを、例えばフィルムなどの光管理および/または熱管理のための知られているさらなる手段と組合せることができる。デバイスまたはフィルムが着色されたまたは色彩的に中性の透過特性を示すように設計することができる。本発明のデバイス、例えばフィルム、または本発明のフィルムを備えたグレージングもしくはソーラーパネルは、製造のコスト効率が高い(例えば、ロール・ツー・ロール方式の熱エンボス加工プロセス、またはUV複製プロセス、および誘電薄膜コーティングプロセスといったプロセス)というさらなる利点を有する。
本デバイスによって、著しい照射角依存性を示さないIR反射が提供されるため、最終的な窓ガラス、ファサード要素、または光電池もしくはソーラーパネル用の保護箔を、入射する太陽光に対していずれの位置に設置してもよい。
(中断された金属層の)金属は基本的には、金属伝導性を示しかつ総じて表面プラズモンまたはポーラロン機序により光と相互作用を生じうるいずれの物質から選択されてもよい。金属以外では、半導体材料、例えばケイ素(Si)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)および類似の材料を使用することができる。金属は好ましくは上述の群から選択され、特に好ましいのは銀である。
基材およびパッシベーション層は総じて、それが太陽の電磁放射線の少なくとも一部に対して半透明であり、特に透明であれば、いかなる形態のものであってもいかなる材料のものであってもよい。本発明のデバイスは少なくとも1つの基材を含み、該基材は好ましくは誘電体または電気絶縁体である。基材は、そのような半透明または好ましくは透明な基材を準備するための当業者に知られているいずれの材料のものであってもよい。基材は、可とう性を示すものであっても剛性を示すものであってもよい。基材はガラスを含むことができ、このガラスは例えば、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物およびセラミックスまたはそれらの2種以上からなる群から選択される金属化合物を含む。デバイスの形状は、シートの形態であってもフィルムの形態であっても箔の形態であってもよく、また少なくとも一部が箔の形態であってもよい。2次元におけるデバイスの広がりは、数mmから数mまでの範囲であることができ、また例えば印刷ロールの場合には数kmまでの範囲であってもよい。3次元における広がりは、好ましくは10nm〜10mmであり、より好ましくは50nm〜5mmであり、最も好ましくは100nm〜5mmである。基材以外に、デバイスは、例えば高分子層またはさらなる層のような、さらなる材料を含むことができる。例えば、パッシベーション層は高分子層であることができる。構造体が基材以外に少なくとも1つの材料を含む場合には、この構造体は積層構造体と呼ばれる。
したがって、本発明はさらに、例えば上述のようなデバイスもしくは透明な要素または窓もしくは光電池カバーを通る太陽光の透過を低減するための方法に関し、例えば、例えば上述のようなデバイスもしくは透明な要素または窓もしくは光電池カバーを通る700〜1200nmの範囲の赤外線の透過を低減するための方法に関する。本発明の方法は、上記デバイスを透明な要素(これは典型的には構造要素である)に組込むことを含む。透明な要素は、建築用要素、光起電力要素、農業用要素または車両内の要素であることができ、これは特に好ましくは光電池またはソーラーパネルの形態および/または機能で存在する。同様に、可視光または紫外光の侵入を上述の本発明のデバイスによって改良することができ、ここで、この「改良」なる用語は、色を所望の通りに変化させること、および/または透明な要素もしくは窓を通じた侵入が望ましくない光周波数の反射を増大させることを表しうる。
基材は総じて数mmまでの厚さを有することができ、例えば1μm(例えば高分子フィルムの場合)から10mmまで(例えば高分子シートまたはガラスの場合)の範囲の厚さを有することができ、好ましい一実施形態において、基材は、単一の高分子層であるかまたは高分子層の組合せ物であって、その厚さ(合計)が500nm〜約300μmの範囲のものである。
グレージング、例えば建築物の窓または車両の窓において使用するためには、基材および媒体は、少なくとも可視領域において、300〜800nmの、特に400〜700nmの範囲内において、透明であるべきである。しかし、グレージングに通常使用される材料、例えばガラスまたはプラスチックは、2500nmまでの、特に1400nmまでの、より広い領域における電磁波をも透過することが多い。
基材は、上述の使用を提供すべく当業者が用いるであろうあらゆる材料を含むことができ、またそうした材料から構成されることができる。適切な材料および好ましい製造方法の例を、以下にさらに示す。
さらに、デバイスは1つ以上のさらなる層を含むことができ、これを例えばさらなる高分子層の形態で含むことができる。このさらなる層は、材料および特性の点で、基材および/または媒体と異なることができる。例えば、このさらなる層によって、特に金属層およびHRI層を機械力から保護すべく、構造体により剛性の高い構成を付与することができる。
本発明のデバイスにおいて必要とされる、HRI材料内に埋込まれている中断された金属層は、例えば蒸着、スパッタリング、印刷、注型またはスタンピングといった方法によって構造化表面を部分的に金属化することにより製造されることができる。例えばシャドーマスク、フォトレジスト技術を適用することによって、表面が金属で完全に覆われることのないようにすることができる。好ましい一方法において、以下にさらに説明するように、予め準備しておいたグレーティング構造体の上に、例えばガラス表面上に、または樹脂表面上に、斜角下で金属を指向的に堆積させることによって、金属構造体を施与する。
製造方法
製造は、表面を含む基材を準備するステップを含む。基材を、例えばシート、フィルム、箔もしくは層またはそれらの一部のみといった平面構造体の形態で準備することができる。後で行う、窓ガラス、ガラスファサード要素、ソーラーパネルまたは太陽電池の中/上への施与に向けた必要性に応じて、基材の形状および寸法を選択することができる。有利に平面である構造体は、それを構成する材料に応じて可とう性であってもよいし剛性であってもよい。
製造は、表面を含む基材を準備するステップを含む。基材を、例えばシート、フィルム、箔もしくは層またはそれらの一部のみといった平面構造体の形態で準備することができる。後で行う、窓ガラス、ガラスファサード要素、ソーラーパネルまたは太陽電池の中/上への施与に向けた必要性に応じて、基材の形状および寸法を選択することができる。有利に平面である構造体は、それを構成する材料に応じて可とう性であってもよいし剛性であってもよい。
一方法によれば、その後、基材の表面の少なくとも1つを変換ステップにおいて構造化する。本発明の一実施形態において、この変換ステップは、エンボス加工、スタンピングおよび印刷からなる群から選択される。これらのプロセスは、当業者によく知られている。以下に詳細に説明するように、このように予備構造化された基材の上に、さらなるステップで、HRI材料層と中断された金属構造体とを取付ける。
好ましい一実施形態において、基材は有機ポリマーを含み、この有機ポリマーは典型的には、ポリメチルメタクリラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリカーボナート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタラート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラールまたはそれらの2種以上からなる群から選択される。基材はさらなる材料をさらに含むことができ、好ましくは、あらゆる種類の熱エンボス加工可能なポリマーまたはUV硬化性樹脂を含むことができる。
他の好ましい実施形態において、基材は、エンボス加工可能なコーティングを施したガラスシートを含み、このコーティングは、熱エンボス加工可能なポリマー、UV硬化性樹脂または無機ゾル・ゲル材料を含む。
より具体的な一態様において、本発明は、前述の形態のデバイス構造体を作出する方法を提供する方法であって、以下:
i.表面が露出した透明な基材を準備するステップ、
ii.前記基材を構造化することにより、50〜800nmの範囲の周期と、好ましくは(基材面に対して直交して測定された)5〜100nmの範囲の深さとを有する(例えばグレーティングによりナノ面が露出した)3次元パターンを得るステップ、
iii.そのようにして得られた少なくとも1つの構造化表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ、
iv.そのようにして構造化させた表面の一部の上に、斜角下で、好ましくは蒸着またはスパッタリングにより金属を堆積させるステップ、
v.そのようにして得られた金属層の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ、および、
vi.ステップ(v)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ
を含む本発明によるデバイスの製造方法に関する。
i.表面が露出した透明な基材を準備するステップ、
ii.前記基材を構造化することにより、50〜800nmの範囲の周期と、好ましくは(基材面に対して直交して測定された)5〜100nmの範囲の深さとを有する(例えばグレーティングによりナノ面が露出した)3次元パターンを得るステップ、
iii.そのようにして得られた少なくとも1つの構造化表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ、
iv.そのようにして構造化させた表面の一部の上に、斜角下で、好ましくは蒸着またはスパッタリングにより金属を堆積させるステップ、
v.そのようにして得られた金属層の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ、および、
vi.ステップ(v)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ
を含む本発明によるデバイスの製造方法に関する。
金属層のパターン形成およびそれによる中断された金属構造体の形成に適した方法は、当技術分野で一般に知られている。基材上のグレーティングを、例えば欧州特許出願公開第1767964号明細書(EP−A−1767964)、国際公開第2009/068462号(WO 2009/068462)、国際公開第2012/147052号(WO 2012/147052)、米国特許第4913858号明細書(US−4913858)、米国特許第4728377号明細書(US−4728377)、米国特許第5549774号明細書(US−5549774)、国際公開第2008/061930号(WO 2008/061930)またはGale et al., Optics and Lasers in Engineering 43, 373 (2005)およびそれらの中で引用されている文献に記載されているようなエンボス加工ステップによって得る方法が好ましく、例えばグレーティングのマスターなどの適切なエンボス加工具の製造は、特に国際公開第2012/147052号(WO 2012/147052)、国際公開第2009/062867号(WO 2009/062867)、米国特許出願公開第2005239935号明細書(US−2005−239935)、国際公開第95/22448号(WO 95/22448)に説明されており、好ましい一方法は、Zaidi et al., Appl. Optics 27, 2999 (1988)に記載されており、ここでは、標準的なホログラフィック2光束干渉セットアップを用いた略矩形状のフォトレジストグレーティングの製造が説明されている。例えば米国特許出願公開第2005153464号明細書(US−2005−153464)、国際公開第2008/128365号(WO 2008/128365)には、例えばホログラフィックパターン形成や乾式エッチングといった、グレーティングを得るための他の有用な構造化方法が記載されている。
典型的な作製プロセスにおいて、石英基材またはシリコン基材上でのフォトレジストのパターン形成には、干渉リソグラフィが用いられる。フォトレジストを現像し、そしてエッチングによりパターンを基材に転写する。制御された形状、深さおよびデューティサイクルを有するグレーティングが得られる。
現像ステップの結果、例えば、得られたグレーティングの正弦状または矩形状の断面を保持する、あるいは得られたグレーティングのいくつかの正弦状および/または矩形状の断面を組合せた断面を保持する、連続的な表面レリーフ構造体を得ることができる。電子線またはプラズマエッチングに曝されるレジストによって典型的には2元的な表面構造体が生じ、これは、断面の矩形形状に関して典型的である。連続した2元的な表面レリーフ構造体によって、極めて類似した光学的挙動が生じる。次いで、ガルバニックステップによって、典型的には軟質のレジスト材料を、硬質かつ堅牢な金属表面に、例えばニッケルシムに変換することができる。この金属表面を、エンボス加工具として用いることができる。
次いで、石英またはシリコンのグレーティング、または好ましくはニッケルシムを、最終的な基材への複製のための、例えばUVで硬化された高分子材料への複製のための、マスターとして使用する。あるいは、好ましくは基材のガラス転移温度を上回る温度での熱エンボス加工によって複製を行うこともでき、この技術は、例えばPET、PMMA、特にPCといった基材に対して特に有効である。こうしたマスター表面を提供するエンボス加工具を用いて、高分子の層または箔の形態の媒体にエンボス加工を施すことができる。
グレーティング構造体を、ガラス表面に直接転写することもできる。可能な転写技術は、反応性イオンエッチング、または複製された無機ゾル・ゲル材料の使用に基づく。
基材のグレーティング(したがって、金属層の中断部の典型的な周期)は、好ましくは50〜800nmの範囲の周期のものであり、より好ましくは100〜500nmの範囲の周期のものである。グレーティングの深さおよび幅は、斜角下での金属化後に所望のデューティサイクルが生じるように選択され、典型的には、深さは、5〜100nmの範囲、特に5〜50nmの範囲であってよく、一方で幅は、(ピークトップから断面を通って溝状部の最も深い高さの位置へと測定した場合に)周期の約1%〜約10%の範囲内であってよい。したがって、グレーティングピークの断面は様々な形態のものであってよく、例えば波の形態、例えば正弦波の形態であってもよいし、角のある形態、例えば台形、三角形または好ましくは矩形(例えば、アスペクト比がおおよそ1:1である正方形)の形態であってもよく、それによって、グレーティングの長さにわたって延在する端部が生じる。アスペクト比(断面の幅:深さ)は総じて1:10〜10:1の範囲であり、好ましくは1:5〜5:1の範囲である(約1の比は、グレーティングピークの断面が典型的な正方形であることを表す)。
本発明のデバイスは典型的には、矩形または台形のグレーティングをベースとする。
このHRI材料の堆積を、当技術分野において知られている方法により達成することができ、例えば真空蒸着、スパッタリング、印刷、注型もしくはスタンピングまたはこれらの方法のうちの少なくとも2つの組合せにより達成することができる。HRI材料を真空蒸着により堆積させることが好ましい。なぜならば、この方法は、堆積させた材料の厚さに関して高い精度を有するためである。
HRI層を有する基材上に金属を堆積させることによって、中断された薄い金属層を提供することができる。本発明のデバイスにおいて必要とされる中断された金属構造体は典型的には、表面を、例えば蒸着、スパッタリング、印刷、注型またはスタンピングといった方法によって部分的に金属化することによって製造される。例えばシャドーマスク、フォトレジスト技術を適用することによって、表面が金属で完全に覆われることのないようにすることができる。好ましい一方法において、例えば第1のHRI層の下方にある構造化された樹脂表面を用いて予め準備しておいたグレーティング構造体の上に斜角下で金属を指向的に堆積させることによって、金属構造体を施与する。このことは典型的には、基材面に対して斜角下(例えば30〜60°)でグレーティング表面を金属蒸気に曝すことによって達成される。この堆積は典型的には、グレーティングの上で、およびグレーティングの片側または両側で、行われる。
金属層を、鉛直に、例えば平坦な表面の上に堆積させ、その後に金属層の一部を例えば先行のグレーティングの上で除去して、必要な中断部を得ることもできる。中断された金属層の他の製造方法は、予め例えばグレーティングを伴って予備構造化しておいた表面(該予備構造体の深さは金属層の厚さを上回る)の上への堆積であり、それにより、先行のHRI層の2つ以上の高さの位置(これらの高さの位置は金属材料によりつながってはおらず、典型的にはそのような高さの位置は基材面に対して垂直またはほぼ垂直な壁によって中断されている)に堆積された金属層が得られる。この方法によって、金属層の一部を除去することも斜角下で金属を堆積させることも不要となる。
この堆積ステップは、例えば真空蒸着、スパッタリング、印刷、注型もしくはスタンピングまたはこれらの方法のうちの少なくとも2つの組合せにより確立されることができる。金属を真空蒸着により堆積させることが好ましい。なぜならば、この方法は、堆積させた材料の厚さに関して高い精度を有するためである。
層またはフィルムの表面品質を、タッピングモード原子間力顕微鏡(AFM)、Dimension 3100 close loop(Digital instrument Veeco metrology group)により確認することができる。試料の走査中に、高さ画像と位相画像の双方が得られる。一般に、高さ画像は試料表面全体にわたるトポグラフィック変化を反映するのに対して、位相画像は材料の剛性の変化を反映する。平均粗さRaは、中心面からの偏差の算術平均を表す:
ここで、ZCPは、中心面のZ値である。
金属構造体(例えば金属層)における中断部の周期は総じて、ベースとなるグレーティングの周期(P)によって決定されることができ、典型的には50〜800nmの範囲であることができる。
本発明のデバイスの作製は典型的には、図8に示すステップに従うことができる。これは、以下のステップを含む:
a)上記の適切なグレーティング構造を有する基材を、例えば熱エンボス加工またはUVエンボス加工により準備するステップ(典型的には50〜800nmの周期、例えば240nmの周期;典型的には5〜100nmの範囲の、例えば8〜30nmの範囲の深さ;0.7〜0.99の範囲の、例えば0.9の、デューティサイクル(DC));
熱エンボス加工を、熱可塑性高分子箔、例えばポリエステル(例えばポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボナート(PC)、ポリアクリルメタクリラート(PMMA)またはポリビニルブチラールのフィルム)を用いて行うこともできるし、基材上の熱エンボス加工可能なコーティングを用いて行うこともでき;
UVエンボス加工を、UV架橋性材料(例えばLumogen(登録商標)OVD 301)を用いて行うことができる。
a)上記の適切なグレーティング構造を有する基材を、例えば熱エンボス加工またはUVエンボス加工により準備するステップ(典型的には50〜800nmの周期、例えば240nmの周期;典型的には5〜100nmの範囲の、例えば8〜30nmの範囲の深さ;0.7〜0.99の範囲の、例えば0.9の、デューティサイクル(DC));
熱エンボス加工を、熱可塑性高分子箔、例えばポリエステル(例えばポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボナート(PC)、ポリアクリルメタクリラート(PMMA)またはポリビニルブチラールのフィルム)を用いて行うこともできるし、基材上の熱エンボス加工可能なコーティングを用いて行うこともでき;
UVエンボス加工を、UV架橋性材料(例えばLumogen(登録商標)OVD 301)を用いて行うことができる。
b)その後、前記パターン形成された基材の上に、薄い高屈折率材料層をコーティングするステップ(典型的には基材に対して垂直に、例えばPVDによる厚さ30〜40nmのZnS層)。
c)このようにして得られた予備構造化された基材の上に、薄い金属層をコーティングするステップ(指向的でかつ平行な材料輸送、例えば熱蒸着またはPVSを、任意に面法線に対して10°〜70°の範囲の角度下で斜めに行うことにより、例えば5〜15nmをコーティングする。特にその際、グレーティングの深さは、金属層の厚さと同一であるかまたはそれよりも小さい。)。
d)先行のステップによりコーティングを施した基材の上に、ステップ(b)のような高屈折率材料のさらなる薄い層をコーティングするステップ。
e)前記パターン形成およびコーティングを施した基材を、誘電材料、例えばUV架橋性コーティングで不動態化させるステップ(以下参照)。
f)必要に応じて、前記パターン形成およびコーティングおよび不動態化を施したデバイスの上に、ARフィルムを堆積させるステップ。
他の方法によれば、連続的な金属層を堆積させ、そして別個の製造ステップでこの金属層に中断部を導入することによって、本発明のフィルムまたはシートを得ることができる。
したがって、本発明による半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法は、以下のステップを含むことができる:
g)適切なフィルムまたはシートの基材(1)を準備するステップ;
h)前記基材の少なくとも1つの表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
i)ステップ(h)で得られた表面の上に、薄い金属層を堆積させるステップ;
j)例えばプラズマエッチング加工、エンボス加工、切断加工または打抜き加工により、前記金属層の領域の70〜99%を実質的に変更せずにそのままに保ちつつ前記金属層の領域の1〜30%を50〜800nmの範囲の周期で除去することによって、前記金属層に中断部を導入するステップ;
k)ステップ(j)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
l)ステップ(k)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
m)ステップ(l)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ。
g)適切なフィルムまたはシートの基材(1)を準備するステップ;
h)前記基材の少なくとも1つの表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
i)ステップ(h)で得られた表面の上に、薄い金属層を堆積させるステップ;
j)例えばプラズマエッチング加工、エンボス加工、切断加工または打抜き加工により、前記金属層の領域の70〜99%を実質的に変更せずにそのままに保ちつつ前記金属層の領域の1〜30%を50〜800nmの範囲の周期で除去することによって、前記金属層に中断部を導入するステップ;
k)ステップ(j)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
l)ステップ(k)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
m)ステップ(l)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ。
本発明のデバイスは有利には、高いデューティサイクル(すなわち、全領域に対する金属で覆われた領域の比率)を有し、これは0.7〜0.99の範囲であり、好ましくは約0.8〜約0.95の範囲(これは、金属で覆われた領域が80〜95%であることに相当する)である。
金属層の粗さRaは典型的には、5nm未満である。
UVで硬化された高分子材料、フィルムおよび複製後に得られるグレーティング構造体は典型的には、1〜100μm、特に3〜20μmの厚さを有する。基材の材料およびパッシベーション層の材料は、独立して、例えばポリマー、ガラス、セラミックまたはそれらの2種以上からなる群から選択されることができる。好ましい一実施形態において、材料は熱可塑性ポリマーであり、例えば熱エンボス加工可能な単層または多層の熱可塑性フィルムであって、180℃未満、特に150℃未満のガラス転移温度を有する材料のエンボス加工可能な表面を含むものである。
他の好ましい実施形態において、基材は、エンボス加工可能な層、例えば熱エンボス加工可能な熱可塑性層をコーティングしたガラスであるか、または硬化性コーティング、例えば放射線硬化性コーティング組成物をコーティングしたガラスである。
パッシベーション層は好ましくは、硬化性コーティング、例えば放射線硬化性コーティングである。
高分子層は典型的には、100nm〜1mmの範囲の、好ましくは500nm〜0.5 mmの範囲の厚さを有することができ、硬化性コーティング層は好ましくは、800nm〜200μmの範囲の乾燥塗膜厚を有する。
好ましい一実施形態において、基材および/またはパッシベーション層は、少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを含む。基材は好ましくは、熱エンボス加工可能なポリマーまたはUV硬化性樹脂を含む。
基材材料およびパッシベーション層材料は典型的には、ガラス、ポリマー、例えばアクリラート(典型的にはポリメチルメタクリラート、PMMA)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボナート(PC)、ポリビニルブチラート(PVB)、低屈折率複合材料もしくはハイブリッドポリマー、例えばOrmocer(登録商標)およびそれらのシートまたはフィルム、例えばホログラフィックフィルム、例えばアクリラートをコーティングしたPET、放射線硬化性組成物から選択される。
基材および/またはパッシベーション層は好ましくは、ポリメチルメタクリラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリカーボナート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタラート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、放射線硬化性組成物、例えばUV硬化性組成物またはそれらの2種以上からなる群から選択されるポリマーを含む。
放射線で硬化された高分子材料、典型的には高分子フィルムは、好ましくはエンボス加工ステップの間または直後に、放射線硬化性組成物に例えばUV光または電子線といった適切な放射線を照射することによって製造される。
放射線硬化性組成物は総じて、例えばUV光の照射時に架橋反応を生じうる部分を含むオリゴマーおよび/またはポリマーをベースとする(および実質的にこれらのものからなる)。したがってこれらの組成物には、オリゴマーのウレタンアクリラートおよび/またはアクリル化アクリラートをベースとするUV硬化性系が、所望であれば他のオリゴマーまたはモノマーと組合せて含まれるとともに、デュアルキュア系も含まれ、ここでこのデュアルキュア系は、先ず熱もしくは乾燥により硬化され、次いでUVもしくは電子照射により硬化され(あるいはその逆)、その成分は、光開始剤の存在下でUV光の照射時にまたは電子線の照射時に反応しうるエチレン性二重結合を含む。放射線硬化性コーティング組成物は総じて、エチレン性不飽和結合を含むモノマーおよび/またはオリゴマーの化合物(プレポリマー)を含むバインダーをベースとし、適用後にこれらの化合物が化学線によって硬化され、すなわち架橋した高分子量の形態へと転化される。系がUV硬化性である場合、この系には光開始剤も含まれていることが多い。対応する系は、例えばUllmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A18, p.451−453に記載されている。
例としては、Lumogen系列(BASF社)のUV硬化性樹脂系、例えばLumogen(登録商標)OVD 301が挙げられる。放射線硬化性組成物は例えば、Sartomer Europe社製CRAYNOR(登録商標)系列からのエポキシアクリラート(10〜60%)と、Sartomer Europe社より入手可能な1種以上のアクリラート(単官能性および多官能性)モノマー(20〜90%)と、1種以上の光開始剤、例えばDarocure(登録商標)1173(1〜15%)と、レベリング剤、例えばBYK Chemie社製BYK(登録商標)361(0.01〜1%)と、を含むことができる。
最終的に得られるデバイスを含む基材、および該デバイスを含む典型的には窓ガラスまたは光起電モジュールは、平坦であっても湾曲していてもよく、本発明のデバイスの製造後の成形ステップにおいて典型的には(例えば自動車のフロントウィンドウまたはリアウィンドウのような)曲がった形状が導入される。
したがって、本発明は以下の実施形態を含むが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施形態A:半透明または透明なフィルムまたはシートであって、
高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた薄い金属層(3)を含むものとする基材(1)と、
該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、
を含む、半透明または透明なフィルムまたはシートにおいて、
前記高屈折率材料の屈折率が、1.9を上回り、
前記金属層(3)の厚さが、前記基材面に対して垂直で4〜20nmの範囲であり、
前記半透明または透明な材料によって、可視域の太陽放射線エネルギーの少なくとも30%の透過が可能となり、かつ、
前記埋込まれた金属層(3)が、50〜800nmの周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%を覆うことを特徴とする、半透明または透明なフィルムまたはシート。
高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた薄い金属層(3)を含むものとする基材(1)と、
該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、
を含む、半透明または透明なフィルムまたはシートにおいて、
前記高屈折率材料の屈折率が、1.9を上回り、
前記金属層(3)の厚さが、前記基材面に対して垂直で4〜20nmの範囲であり、
前記半透明または透明な材料によって、可視域の太陽放射線エネルギーの少なくとも30%の透過が可能となり、かつ、
前記埋込まれた金属層(3)が、50〜800nmの周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%を覆うことを特徴とする、半透明または透明なフィルムまたはシート。
実施形態B:
前記高屈折率材料の屈折率が、2.0〜2.8の範囲である、実施形態AまたはCからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記高屈折率材料の屈折率が、2.0〜2.8の範囲である、実施形態AまたはCからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態C:
少なくとも1つの次元内での前記金属層(3)における中断部の周期が、100〜500nmの範囲である、実施形態A、BまたはDからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
少なくとも1つの次元内での前記金属層(3)における中断部の周期が、100〜500nmの範囲である、実施形態A、BまたはDからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態D:
前記埋込まれた金属層が、前記基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う、実施形態AからCまでまたはFからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記埋込まれた金属層が、前記基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う、実施形態AからCまでまたはFからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態E:
前記埋込まれた金属層が、前記基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う、実施形態Cのフィルムまたはシート。
前記埋込まれた金属層が、前記基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う、実施形態Cのフィルムまたはシート。
実施形態F:
前記金属層(3)の厚さが、前記基材面に対して垂直で5〜15nmの範囲である、実施形態AからEまでまたはGからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記金属層(3)の厚さが、前記基材面に対して垂直で5〜15nmの範囲である、実施形態AからEまでまたはGからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態G:
前記高屈折率誘電材料層(4)の厚さが、前記金属層の両側で20〜50nmであり、特に30〜40nmである、実施形態AからFまでまたはHからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記高屈折率誘電材料層(4)の厚さが、前記金属層の両側で20〜50nmであり、特に30〜40nmである、実施形態AからFまでまたはHからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態H:
前記金属層が実質的に、銀、アルミニウム、銅、金、特に銀からなる、実施形態AからGまでまたはIからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記金属層が実質的に、銀、アルミニウム、銅、金、特に銀からなる、実施形態AからGまでまたはIからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態I:
前記高屈折率材料が、金属カルコゲン化物および金属窒化物、好ましくは金属Al、In、Ga、Si、Sn、Ce、Hf、Nb、Ta、Zn、Ti、Zrのカルコゲン化物および窒化物、ならびにこれらの金属の2元系アルカリカルコゲン化物および窒化物、特にこれらの金属の酸化物、アルコキシド、窒化物、硫化物、例えば硫化亜鉛から選択される、実施形態AからHまでまたはJからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記高屈折率材料が、金属カルコゲン化物および金属窒化物、好ましくは金属Al、In、Ga、Si、Sn、Ce、Hf、Nb、Ta、Zn、Ti、Zrのカルコゲン化物および窒化物、ならびにこれらの金属の2元系アルカリカルコゲン化物および窒化物、特にこれらの金属の酸化物、アルコキシド、窒化物、硫化物、例えば硫化亜鉛から選択される、実施形態AからHまでまたはJからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態J:
前記さらなる層(5)がパッシベーション層である、実施形態AからIまでまたはKからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記さらなる層(5)がパッシベーション層である、実施形態AからIまでまたはKからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態K:
前記さらなる層(5)の上に反射防止コーティング(2)をさらに含む、実施形態AからJまでまたはLからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記さらなる層(5)の上に反射防止コーティング(2)をさらに含む、実施形態AからJまでまたはLからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態L:
隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)が、それぞれ互いに光学的に直接接触している、実施形態AからJまでまたはNのいずれか記載のフィルムまたはシート。
隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)が、それぞれ互いに光学的に直接接触している、実施形態AからJまでまたはNのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態M:
隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)および(2)が、それぞれ互いに光学的に直接接触している、実施形態K記載のフィルムまたはシート。
隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)および(2)が、それぞれ互いに光学的に直接接触している、実施形態K記載のフィルムまたはシート。
実施形態N:
前記基材(1)および/または前記さらなる層(5)が、高分子材料またはガラスであり、例えば、熱可塑性ポリマーおよびUVで硬化されたポリマー、例えばアクリルポリマー、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリビニルブチラート、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタラート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、低屈折率複合材料もしくはハイブリッドポリマー、放射線硬化性組成物またはそれらの2種以上から選択される、実施形態AからMまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
前記基材(1)および/または前記さらなる層(5)が、高分子材料またはガラスであり、例えば、熱可塑性ポリマーおよびUVで硬化されたポリマー、例えばアクリルポリマー、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリビニルブチラート、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタラート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、低屈折率複合材料もしくはハイブリッドポリマー、放射線硬化性組成物またはそれらの2種以上から選択される、実施形態AからMまでのいずれか記載のフィルムまたはシート。
実施形態O:
実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを含む、窓、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを含む、窓、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
実施形態P:
実施形態Oのソーラーパネルであって、該ソーラーパネルに含まれる光電池のカバーフィルムとして配置される実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを含む、ソーラーパネル。
実施形態Oのソーラーパネルであって、該ソーラーパネルに含まれる光電池のカバーフィルムとして配置される実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを含む、ソーラーパネル。
実施形態Q:
実施形態AからNまでのいずれか記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
a)適切なフィルムまたはシートの基材(1)の少なくとも1つの表面を構造化することにより、50〜800nmの範囲の周期ならびに適切な幅および深さを有する凹みまたは溝を得るステップ、ここで典型的には幅は、前記周期の約4〜約10%であり、かつ深さは典型的には、5〜100nmの範囲であるものとする;
b)そのようにして得られた少なくとも1つの構造化表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
c)ステップ(b)で得られた表面の上に、熱蒸着または物理蒸着によって任意に斜角下で薄い金属層を堆積させ、そのようにして、前記金属層における中断部であってステップ(a)で導入された凹みまたは溝に少なくとも部分的に位置する中断部を得るステップ;
d)ステップ(c)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
e)ステップ(d)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
f)ステップ(e)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。
実施形態AからNまでのいずれか記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
a)適切なフィルムまたはシートの基材(1)の少なくとも1つの表面を構造化することにより、50〜800nmの範囲の周期ならびに適切な幅および深さを有する凹みまたは溝を得るステップ、ここで典型的には幅は、前記周期の約4〜約10%であり、かつ深さは典型的には、5〜100nmの範囲であるものとする;
b)そのようにして得られた少なくとも1つの構造化表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
c)ステップ(b)で得られた表面の上に、熱蒸着または物理蒸着によって任意に斜角下で薄い金属層を堆積させ、そのようにして、前記金属層における中断部であってステップ(a)で導入された凹みまたは溝に少なくとも部分的に位置する中断部を得るステップ;
d)ステップ(c)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
e)ステップ(d)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
f)ステップ(e)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。
実施形態R:
実施形態AからNまでのいずれか記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
g)適切なフィルムまたはシートの基材(1)を準備するステップ;
h)前記基材の少なくとも1つの表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
i)ステップ(h)で得られた表面の上に、薄い金属層を堆積させるステップ;
j)例えばプラズマエッチング加工、エンボス加工、切断加工または打抜き加工により、前記金属層の領域の70〜99%を実質的に変更せずにそのままに保ちつつ前記金属層の領域の1〜30%を50〜800nmの範囲の周期で除去することによって、前記金属層に中断部を導入するステップ;
k)ステップ(j)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
l)ステップ(k)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
m)ステップ(l)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。
実施形態AからNまでのいずれか記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
g)適切なフィルムまたはシートの基材(1)を準備するステップ;
h)前記基材の少なくとも1つの表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
i)ステップ(h)で得られた表面の上に、薄い金属層を堆積させるステップ;
j)例えばプラズマエッチング加工、エンボス加工、切断加工または打抜き加工により、前記金属層の領域の70〜99%を実質的に変更せずにそのままに保ちつつ前記金属層の領域の1〜30%を50〜800nmの範囲の周期で除去することによって、前記金属層に中断部を導入するステップ;
k)ステップ(j)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
l)ステップ(k)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
m)ステップ(l)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。
実施形態S:
前記基材が、平坦なもしくは湾曲した高分子フィルムもしくはシートまたはガラスシートか、あるいは高分子フィルムもしくはシートおよびガラスシートを含む、実施形態OまたはP記載の窓ガラス、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
前記基材が、平坦なもしくは湾曲した高分子フィルムもしくはシートまたはガラスシートか、あるいは高分子フィルムもしくはシートおよびガラスシートを含む、実施形態OまたはP記載の窓ガラス、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
実施形態T:
透明な要素を通る、例えば高分子フィルム、プラスチックスクリーン、プラスチックシート、プラスチック板、ガラススクリーンを通る、特に、窓の、建築用ガラス要素のまたはソーラーパネルの前記透明な要素を通る、700〜1200nmの範囲の太陽赤外線の透過を低減するための方法であって、実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを、前記透明な要素に、特に太陽電池を覆う透明な要素に組込むことを含む、方法。
透明な要素を通る、例えば高分子フィルム、プラスチックスクリーン、プラスチックシート、プラスチック板、ガラススクリーンを通る、特に、窓の、建築用ガラス要素のまたはソーラーパネルの前記透明な要素を通る、700〜1200nmの範囲の太陽赤外線の透過を低減するための方法であって、実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートを、前記透明な要素に、特に太陽電池を覆う透明な要素に組込むことを含む、方法。
実施形態U:
窓もしくはガラスファサード要素を通じた建物の内部空間への赤外線の侵入を低減するための、またはソーラーパネルもしくは光電池の熱の取込みを減少させるための、実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートの使用。
窓もしくはガラスファサード要素を通じた建物の内部空間への赤外線の侵入を低減するための、またはソーラーパネルもしくは光電池の熱の取込みを減少させるための、実施形態AからNまでのいずれか記載のフィルムまたはシートの使用。
以下の例により本発明を説明する。表記されている場合にはいずれも、別段の定めがない限り、室温(r.t.)とは22〜25℃の範囲の温度を示し、一晩とは12〜15時間の期間を意味し、パーセンテージは質量で与えられる。別段の定めがない限り、屈折率に関して規定された絶対値は、589nm(ナトリウムD線)で測定された場合のものである。ISO 9050を、2003年8月15日付けの第2版において適用した。DIN EN 410を、2011年4月版において適用した。別段の定めがない限り、グレーティングは正方形の断面のものである。
略称:
AR 反射防止
DC デューティサイクル(すなわち、全領域に対する金属で覆われた領域の比率)
PMMA ポリメチルメタクリラート
PVD 物理蒸着
R IR反射(1.95μm放射線)
TVIS、τν 可視光太陽エネルギー透過率(Visible solar energy transmittance)(ISO 9050、DIN EN 410)
SEM 走査型電子顕微鏡。
AR 反射防止
DC デューティサイクル(すなわち、全領域に対する金属で覆われた領域の比率)
PMMA ポリメチルメタクリラート
PVD 物理蒸着
R IR反射(1.95μm放射線)
TVIS、τν 可視光太陽エネルギー透過率(Visible solar energy transmittance)(ISO 9050、DIN EN 410)
SEM 走査型電子顕微鏡。
例
例1:ZnS上の銀のグレーティングを含む保護箔
以下の材料を選択する:
金属 銀
高屈折率材料 ZnS
基材 PMMAフィルム、厚さ125μm
パッシベーション層 UVで硬化されたLumogen(登録商標)OVD 301
単層反射防止(AR)コーティング 低屈折率のSiO2ナノ粒子コーティング。
例1:ZnS上の銀のグレーティングを含む保護箔
以下の材料を選択する:
金属 銀
高屈折率材料 ZnS
基材 PMMAフィルム、厚さ125μm
パッシベーション層 UVで硬化されたLumogen(登録商標)OVD 301
単層反射防止(AR)コーティング 低屈折率のSiO2ナノ粒子コーティング。
このARコーティングは、Wicht et al., Macromolecular Materials and Engineering 295, 628 (2010)に記載されている通りであり、一次粒子径8nmのSiO2ナノ粒子1.3gと、水35ml上のポリビニルアルコール0.3gと、四ホウ酸ナトリウム0.01gと、を使用する。
AR層および金属層/高屈折率層のジオメトリは、以下の通りである:
AR層の厚さ 115nm
AR層の屈折率 1.22
銀層の厚さ 9nm(水平部および鉛直部)
銀グレーティングの周期 240nm
デューティサイクル(DC) 0.9
ZnSの厚さ 各35nm(銀層の下方および上方)
パッシベーション層の厚さ 5μm。
AR層の厚さ 115nm
AR層の屈折率 1.22
銀層の厚さ 9nm(水平部および鉛直部)
銀グレーティングの周期 240nm
デューティサイクル(DC) 0.9
ZnSの厚さ 各35nm(銀層の下方および上方)
パッシベーション層の厚さ 5μm。
パッシベーション層の厚さは典型的には5μm以上の範囲であり、したがって保護箔の光学的特性に対する著しい影響が生じない。得られた保護箔のプロファイルを、図1に示す。
図1に示すデバイスを、図8に示すようにして得る。
i)125μmのPMMAフィルムに、熱エンボス加工を施す(周期240nm、深さ9nm、溝状部幅24nmの線状グレーティング);
ii)このパターン形成された基材の上に、薄い硫化亜鉛層(ZnS 35nm)をコーティングする(Balzers BAE 250、基材に対して垂直なコーティング);
iii)このようにして得られたパターン形成されたZnS層に対して、次いで、このグレーティングの上部領域と一方の側方部領域との上に、熱蒸発器真空チャンバを使用して銀の物理蒸着を用いて側方から銀層をコーティングする。選択された銀の厚さは、上部および側方部において9nmであり、蒸着角度は50°であり、その結果、このグレーティングの一部のみが金属化される;
iv)さらなるZnS層(35nm、Balzers BAE 250)を堆積させ、その際、ステップiii)でコーティングを施さなかった溝状部も塞ぎ、そのようにして、銀をコーティングした領域を互いに離す;
v)このようにして得られたパターン形成およびコーティングを施した基材を、Lumogen(登録商標)OVD 301で不動態化させ、そしてUVで硬化させ(乾燥塗膜厚5μm);
そして、
vi)このパッシベーション層の上に、上記の組成のARフィルムをコーティングする。
ii)このパターン形成された基材の上に、薄い硫化亜鉛層(ZnS 35nm)をコーティングする(Balzers BAE 250、基材に対して垂直なコーティング);
iii)このようにして得られたパターン形成されたZnS層に対して、次いで、このグレーティングの上部領域と一方の側方部領域との上に、熱蒸発器真空チャンバを使用して銀の物理蒸着を用いて側方から銀層をコーティングする。選択された銀の厚さは、上部および側方部において9nmであり、蒸着角度は50°であり、その結果、このグレーティングの一部のみが金属化される;
iv)さらなるZnS層(35nm、Balzers BAE 250)を堆積させ、その際、ステップiii)でコーティングを施さなかった溝状部も塞ぎ、そのようにして、銀をコーティングした領域を互いに離す;
v)このようにして得られたパターン形成およびコーティングを施した基材を、Lumogen(登録商標)OVD 301で不動態化させ、そしてUVで硬化させ(乾燥塗膜厚5μm);
そして、
vi)このパッシベーション層の上に、上記の組成のARフィルムをコーティングする。
上記の材料および幾何学的データに基づき、基材は半無限であり、したがって該基材の下方界面(AR層とは反対側)では全く反射が生じないものと仮定して、この光学的保護箔の透過および反射をシミュレートする。垂直入射光(θ=0°)についての透過および反射を、図2に示す。入射光(θ=60°)についての透過および反射を、図3に示す。入射光面は、グレーティングの向きに対して垂直である。
シミュレートした光のスペクトルから、欧州規格DIN EN 410または(同等に)国際規格ISO 9050による光透過率τνおよび(1.95μmでの、すなわち赤外線反射のほぼ最大での)反射Rを得て、表1にまとめた。
図2、図3および表1から、ZnS層を伴う金属グレーティングと保護箔上のARコーティングとによって、低い角度依存性を示しつつも、96%という高い可視光透過率τν(0°)と、赤外線における1.95μmでの83%という最大反射とが得られることが分かる。
例2(比較):パターン形成されていない(連続的な)銀層
比較のため、パターン形成されていない薄い銀層を有する保護デバイスについても、例1に記載したシミュレーションを行う。このデバイスの断面図を、図4に示す。銀の厚さは9nmであり、各ZnS層の厚さは35nmであり、基材、パッシベーション層およびAR層は例1の通りである。透過スペクトルおよび反射スペクトルを、図5(θ=0°)および図6(θ=60°)に示す。シミュレートした光のスペクトルから、赤外線における透過率τνおよび(1.95μmでの、すなわち赤外線反射のほぼ最大での)反射Rを得て、表2にまとめた。
比較のため、パターン形成されていない薄い銀層を有する保護デバイスについても、例1に記載したシミュレーションを行う。このデバイスの断面図を、図4に示す。銀の厚さは9nmであり、各ZnS層の厚さは35nmであり、基材、パッシベーション層およびAR層は例1の通りである。透過スペクトルおよび反射スペクトルを、図5(θ=0°)および図6(θ=60°)に示す。シミュレートした光のスペクトルから、赤外線における透過率τνおよび(1.95μmでの、すなわち赤外線反射のほぼ最大での)反射Rを得て、表2にまとめた。
パターン形成されていない銀層をベースとする保護層は、本発明による中断された銀層を含む同様のデバイスと比較して、わずかに高い透過率(差:0°で2%、および60°で4%)と、明らかに低い赤外線反射(差:0°で11%、および60°で10%)と、を示す。
例3:ZnS層内に埋込まれた中断された平坦な銀層を含む保護箔
パターン形成された金属をベースとする保護箔のさらなる一例を、図7に示す。
パターン形成された金属をベースとする保護箔のさらなる一例を、図7に示す。
例4:図9は、記載した光学デバイスを作製するためのさらなる手法を示す。エンボス加工により凹所を生成させる(図8)代わりに、エンボス加工により凸所を生成させる。第1のHRIコーティング(図9b)は、図8(b)により示す手法よりも好ましい場合がある。ここでも、斜角下での金属化の際のグレーティングの影の効果として、金属層において中断部が得られる。
例5:垂直なコーティングおよびナノ切断加工によるデバイスの作製
図10に示す方法では、切断加工によって、金属層における中断部が得られる。基材に、HRI材料と金属層とを続けてコーティングする。その後、ナノ切断加工具を用いて金属層と、下方のHRI層の一部とを切断加工する。最後に、このデバイスに、さらなるHRI材料層とパッシベーション材料とをコーティングする。
図10に示す方法では、切断加工によって、金属層における中断部が得られる。基材に、HRI材料と金属層とを続けてコーティングする。その後、ナノ切断加工具を用いて金属層と、下方のHRI層の一部とを切断加工する。最後に、このデバイスに、さらなるHRI材料層とパッシベーション材料とをコーティングする。
このナノ切断加工のステップを、N. Stutzmann et. al., Advanced Functional Materials 12, 105 (2003)に記載の方法と同様に行う。
図10に示すパターン形成された層をベースとするデバイスの光学的シミュレーションを、以下のパラメータを用いて行う:
周期 240nm
銀の厚さ 9nm
デューティサイクル 0.95
HRI材料 ZnS
ZnSの厚さ(各層) 35nm
基材、スーパーストレート PMMA
基材の厚さ、スーパーストレート 半無限
入射光角 0°(デバイスに対して垂直)。
周期 240nm
銀の厚さ 9nm
デューティサイクル 0.95
HRI材料 ZnS
ZnSの厚さ(各層) 35nm
基材、スーパーストレート PMMA
基材の厚さ、スーパーストレート 半無限
入射光角 0°(デバイスに対して垂直)。
シミュレートした透過スペクトルおよび反射スペクトルを、図12に示す。得られたτνは97%であり、反射R(1.95μm)は82%である。
例6:ナノエンボス加工および垂直なコーティングによるデバイスの作製
図11は、記載した光学デバイスを作製するためのさらなる手法を示す。ここでも、エンボス加工により溝状部を生成し、そしてHRI材料を基材に対して垂直にコーティングする。次のステップで、基材に対して垂直に、金属層と第2のHRI層とを続けてコーティングする。最後に、このデバイスをUV架橋性材料で不動態化させる。
図11は、記載した光学デバイスを作製するためのさらなる手法を示す。ここでも、エンボス加工により溝状部を生成し、そしてHRI材料を基材に対して垂直にコーティングする。次のステップで、基材に対して垂直に、金属層と第2のHRI層とを続けてコーティングする。最後に、このデバイスをUV架橋性材料で不動態化させる。
この手法では、金属層を1周期につき2つの位置で中断させることにより、2つの金属層、すなわち高所の主要な金属領域と低所の副次的な金属領域とを生じさせる。金属での覆い(デューティサイクル)は、全領域に対する主要な金属領域の比率により規定され、したがって金属層(主要および副次的)は総コーティング領域を包含し、したがってデューティサイクルは100%である。
デバイスの作製後に、可視波長域に対する反射防止コーティングを、有利にはデバイスの上に施与する。
図11に示すパターン形成された層をベースとするデバイスの光学的シミュレーションを、以下のパラメータを用いて行う:
グレーティングの周期 240nm
グレーティングの深さ 26nm(主要な金属領域と副次的な金属領域との間隔)
銀の厚さ 9nm
高所の金属層の割合(DC’) 0.95
HRI材料 ZnS
ZnSの厚さ 35nm
基材、スーパーストレート PMMA
基材の厚さ、スーパーストレート 半無限
入射光角 0°(デバイスに対して垂直)。
グレーティングの周期 240nm
グレーティングの深さ 26nm(主要な金属領域と副次的な金属領域との間隔)
銀の厚さ 9nm
高所の金属層の割合(DC’) 0.95
HRI材料 ZnS
ZnSの厚さ 35nm
基材、スーパーストレート PMMA
基材の厚さ、スーパーストレート 半無限
入射光角 0°(デバイスに対して垂直)。
シミュレートした透過スペクトルおよび反射スペクトルを、図13に示す。得られたτνは97%であり、反射R(1.95μm)は81%である。
Claims (16)
- 半透明または透明なフィルムまたはシートであって、
高屈折率誘電材料層(4)で覆われた基材(1)であって、該層(4)は、該材料内に埋込まれた薄い金属層(3)を含むものとする基材(1)と、
該高屈折率誘電材料層(4)を覆う半透明または透明な材料のさらなる層(5)と、
を含む、半透明または透明なフィルムまたはシートにおいて、
前記埋込まれた金属層(3)が50〜800nmの周期で周期的に中断されており、その結果、金属が、前記基材の領域の少なくとも70%を覆うことを特徴とする、半透明または透明なフィルムまたはシート。 - 前記高屈折率材料の屈折率が、1.9を上回り、好ましくは2.0〜2.8の範囲である、請求項1記載のフィルムまたはシート。
- 少なくとも1つの次元内での前記金属層(3)における中断部の周期が、100〜500nmの範囲であり、かつ/または、前記埋込まれた金属層が、前記基材の領域の70〜99%、特に80〜95%を覆う、請求項1または2記載のフィルムまたはシート。
- 前記金属層(3)の厚さが、前記基材面に対して垂直で4〜20nmの範囲であり、特に5〜15nmの範囲であり、かつ/または、前記高屈折率誘電材料層(4)の厚さが、前記金属層の両側で20〜50nmであり、特に30〜40nmである、請求項1から3までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 前記金属層が実質的に、銀、アルミニウム、銅、金、特に銀からなる、請求項1から4までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 前記高屈折率材料が、金属カルコゲン化物および金属窒化物、好ましくは金属Al、In、Ga、Si、Sn、Ce、Hf、Nb、Ta、Zn、Ti、Zrのカルコゲン化物および窒化物、ならびにこれらの金属の2元系アルカリカルコゲン化物および窒化物、特にこれらの金属の酸化物、アルコキシド、窒化物、硫化物、例えば硫化亜鉛から選択される、請求項1から5までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 前記さらなる層(5)の上に反射防止コーティング(2)をさらに含む、請求項1から6までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 隣接する層(1)、(3)、(4)、(5)および任意に(2)が、それぞれ互いに光学的に直接接触している、請求項1から7までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 請求項1から8までのいずれか1項記載のフィルムまたはシートを含む、窓、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
- 請求項9記載のソーラーパネルであって、該ソーラーパネルに含まれる光電池のカバーフィルムとして配置される請求項1から8までのいずれか1項記載のフィルムまたはシートを含む、ソーラーパネル。
- 請求項1から8までのいずれか1項記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
n)適切なフィルムまたはシートの基材(1)の少なくとも1つの表面を構造化することにより、50〜800nmの範囲の周期ならびに適切な幅および深さを有する凹みまたは溝を得るステップ、ここで典型的には幅は、前記周期の約4〜約10%であり、かつ深さは典型的には、5〜100nmの範囲であるものとする;
o)そのようにして得られた少なくとも1つの構造化表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
p)ステップ(b)で得られた表面の上に、熱蒸着または物理蒸着によって任意に斜角下で薄い金属層を堆積させ、そのようにして、前記金属層における中断部であってステップ(a)で導入された凹みまたは溝に少なくとも部分的に位置する中断部を得るステップ;
q)ステップ(c)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
r)ステップ(d)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
s)ステップ(e)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。 - 請求項1から8までのいずれか1項記載の半透明または透明なフィルムまたはシートの製造方法であって、以下:
t)適切なフィルムまたはシートの基材(1)を準備するステップ;
u)前記基材の少なくとも1つの表面の上に、高屈折率材料層を堆積させるステップ;
v)ステップ(h)で得られた表面の上に、薄い金属層を堆積させるステップ;
w)例えばプラズマエッチング加工、エンボス加工、切断加工または打抜き加工により、前記金属層の領域の70〜99%を実質的に変更せずにそのままに保ちつつ前記金属層の領域の1〜30%を50〜800nmの範囲の周期で除去することによって、前記金属層に中断部を導入するステップ;
x)ステップ(j)の前記中断された金属層の上に、さらなる高屈折率材料層を堆積させるステップ;
y)ステップ(k)で得られた高屈折率材料層を、1つ以上の半透明または透明な誘電材料層で覆うステップ;および必要に応じて、
z)ステップ(l)で得られた表面の上に、反射防止層を堆積させるステップ
を含む、方法。 - 前記基材(1)および/または前記さらなる層(5)が、高分子材料またはガラスであり、例えば、熱可塑性ポリマーおよびUVで硬化されたポリマー、例えばアクリルポリマー、ポリカーボナート、ポリエステル、ポリビニルブチラート、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンナフタラート、ポリイミド、ポリスチレン、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、低屈折率複合材料もしくはハイブリッドポリマー、放射線硬化性組成物またはそれらの2種以上から選択される、請求項1から8までのいずれか1項記載のフィルムまたはシート。
- 前記基材が、平坦なもしくは湾曲した高分子フィルムもしくはシートまたはガラスシートか、あるいは高分子フィルムもしくはシートおよびガラスシートを含む、請求項9記載の窓ガラス、ガラスファサード要素またはソーラーパネル。
- 透明な要素を通る、例えば高分子フィルム、プラスチックスクリーン、プラスチックシート、プラスチック板、ガラススクリーンを通る、特に、窓の、建築用ガラス要素のまたはソーラーパネルの前記透明な要素を通る、700〜1200nmの範囲の太陽赤外線の透過を低減するための方法であって、請求項1から8までのいずれか1項記載のフィルムまたはシートを、前記透明な要素に、特に太陽電池を覆う透明な要素に組込むことを含む、方法。
- 窓もしくはガラスファサード要素を通じた建物の内部空間への赤外線の侵入を低減するための、またはソーラーパネルもしくは光電池の熱の取込みを減少させるための、請求項1から8までのいずれか1項記載のフィルムまたはシートの使用。
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