KR20110094335A - 라미네이트된 전기적으로 염색가능한 윈도우들 - Google Patents

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KR20110094335A
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Abstract

다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한(tintable) 윈도우 유리를 제조하는 방법이 기재된다. 상기 방법은 (a) 라지 포맷(large format) 유리 기판을 제공하는 단계; (b) 상기 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 소자들을 제조하는 단계; (c) 상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; (d) 다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계; (e) 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각들과 매칭시키는 단계; 및 (f) 각각의 상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들을 라미네이트(laminate)하는 단계를 포함한다. 상기 라미네이션(lamination)은 상기 유리 기판 및 상기 윈도우 유리 조각 사이에 샌드위칭되거나, 상기 라미네이트된 조각들의 표면들 상에 있는 상기 전기적으로 염색가능한 소자를 발생시킬 수 있다. 전기적으로 염색가능한 디바이스는 일렉트로크로믹 디바이스이다.

Description

라미네이트된 전기적으로 염색가능한 윈도우들{LAMINATED ELECTRICALLY TINTABLE WINDOWS}
본 발명은 일반적으로 전기적으로 염색가능한 윈도우들에 관한 것이고 보다 구체적으로는 높은 수율, 높은 처리량 및 낮은 비용을 유지하면서, 다양한 윈도우 크기들 및 기능들을 수용하는 전기적으로 염색가능한 윈도우들에 대한 개선된 제조 방법들에 관한 것이다.
스마트 윈도우들(smart windows)은 제어가능한 광 및 열 투과 특성들을 갖는 소자들을 일체화하는 광택성(glazing) 유닛들이다. 상기 소자들은 일반적으로 유리 표면상에 직접 증착되거나, 유리 표면에 라미네이트되는 층들의 형태이다. 소위 스마트 윈도우들의 건물로의 통합은 윈도우들의 광 및 열 특성들을 조정함으로써 내부의 광 레벨들 및 온도를 제어하는 기회를 제공한다. 일렉트로크로믹(electrochromic) 디바이스들, 부유 입자 디바이스(SPD; suspended particle device)들 및 고분자 분산형 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal) 디바이스들은 모두 스마트 윈도우들에 통합되는 디바이스들의 예들이다; 이러한 특정 디바이스들에서의 광 투과는 전기적으로 제어가능하며, 이러한 디바이스들을 일체화하는 스마트 윈도우들은 또한 전기적으로 염색가능한(tintable) 윈도우들로서 알려져 있다.
일렉트로크로믹 디바이스들은 현재 스마트 윈도우들, 후방 미러들, 및 박물관 전시 케이스들을 위한 보호 유리를 포함하는 다양한 제품들에 통합된다. 일렉트로크로믹 디바이스들은 디바이스에 대해 인가된 전압에 응답하여 광(및 열) 투과 특성들을 변경하는 디바이스들이다. 투명 상태 및 (투과된 광이 염색되는(colored)) 반투명 상태 사이에서 전기적으로 스위칭하는 일렉트로크로믹 디바이스들이 제조될 수 있다. 또한, 특정 투명 상태 및 반사 상태 사이에서 스위칭하는 특정 전이 금속 수소화물(transition metal hydride) 일렉트로크로믹 디바이스들이 제조될 수 있다. 일렉트로크로믹 디바이스들의 기능에 대한 보다 상세한 논의는 Granqvist, C.-G., Nature materials, v5, n2, Feb 2006, p89-90에서 찾을 수 있다. 일렉트로크로믹 디바이스들은 현재 스마트 윈도우들에서 사용하기 위한 가장 전도유망한 전기적으로 염색가능한 디바이스들이다.
SPD 디바이스 및 PDLC 디바이스는 스마트 윈도우들에 통합되어 왔다. SPD들은 막의 어느 한 면상에 다수의 미시적(microscopic) 입자들의 부유물 및 투명 전극들을 포함하는 박막을 갖는 디바이스들이다. 입자들은 무작위로 배향되고 막의 투과성을 감소시킨다. 그러나, 전기장이 막의 양단에 인가될 때, 입자들은 상기 전기장과 정렬되고, 막의 광 투과성을 증가시킨다. PDLC들은 플라스틱 박막 상의 투명 전도체들 사이에 샌드위치된 액정층을 포함한다. 액정 입자들은 상기 층에서 무작위로 배향되고 광을 산란시킨다 ― 상기 층은 반투과성이다. 그러나, 액정층 양단에 장이 인가될 때, 상기 액정들은 광학적으로 투과성인 막을 제공하도록 정렬된다. 투과도는 액정층 양단에 인가되는 전압에 의해 제어된다.
일렉트로크로믹 디바이스들이 스마트 윈도우들에 합체될 때, 일렉트로크로믹 디바이스들이 적어도 십 년 그리고 바람직하게는 30년 이상의 보장된 수명을 가질 필요성이 존재한다. 그러나, 일렉트로크로믹 디바이스들의 대기 산소 및 물로의 노출은 디바이스들의 성능을 열화시키고 디바이스들의 수명을 감소시킬 수 있다. 일렉트로크로믹 디바이스의 절연된 유리 유닛(IGU; insulated glass unit)의 내부 표면상으로의 일체화는 30년 이상 동안 만족스런 성능을 위해 요구되는 보호된 환경을 제공할 수 있다. SPD 및 PDLC 디바이스들은 또한 IGU에 의해 제공되는 환경 보호로부터 이득을 얻는다.
스마트 윈도우들은 일반적으로 IGU의 형태이다. 전기적으로 염색가능한 디바이스(220)를 포함하는 IGU(100)가 도 1 내지 도 3에 도시된다. 제어기 및 전원 공급부(190)가 전기 리드들(195)에 의해 전기적으로 염색가능한 디바이스(220)에 부착된다. 도 3은 모든 네 개의 에지들을 따라 프레임(340)에 의해 이격되고 밀봉제(sealant; 350)에 의해 모든 네 개의 에지들을 따라 서로 밀봉된 두 조각(piece)의 유리(210 및 330)로 이루어진, 일정한 비율이 아닌(not to scale), IGU의 단면을 도시한다. 내부 볼륨(380)은 열적 절연 및 비-산화 분위기를 제공하도록 아르곤과 같은 불활성 가스로 충진된다. 전기적으로 염색가능한 디바이스(220)가 IGU로 일체화될 때, 이것은 유리의 외부 조각(210)(외부와 면하는 조각) 상에 제조되고 그 내부와 면하는 표면상에 위치된다. 유리의 외부 조각(210)의 내부 표면의 평면도인 도 2를 참조. IGU 내부의 불활성 환경은 전기적으로 염색가능한 디바이스(220)의 성능에 영향을 미치지 않는다.
IGU 내부의 유리의 외부 조각(210)은 염색(tinted), 라미네이트, 템퍼링(tempered), 열 강화, 등이 될 수 있다. 일렉트로크로믹 디바이스(220)가 전술한 것처럼 IGU로 일체화될 때, 유리의 외부 조각(210)은 열 스트레스를 받을 것이다. 추가로, 유리의 외부 조각(210)이 또한 염색되는 경우, 유리 내의 열 스트레스를 증가시킬 것이다. 결과적으로, 템퍼링되거나 열 강화된 유리가 종종 지정되고 필요하다.
현재, 전기적으로 염색가능한 디바이스들을 포함하는 스마트 윈도우들을 제조하기 위한 기저의 철학은 모든 유리 기능들 ― 염색가능한 디바이스, 컬러/색조(tint), 두께, 강도, 크기, 등 ― 을 단일 시트의 유리로 일체화하는 것이다. 그러나, 이 철학은 서로 다른 기능들에 대한 충돌하는 제조 요건들의 결과인,제한된 범위의 통합가능한 기능들과 함께, 유연성 없고 고비용의 제조 프로세스에 이르게 된다. 예를 들어, 다양한 윈도우 크기들이 소망되는 템퍼링된 유리 및 전기적으로 염색가능한 일렉트로크로믹 디바이스를 갖는 스마트 윈도우들을 위한 제조 프로세스에 대한 문제점들을 고려하자. 두 가지 특징들 ―템퍼링된 유리 및 일렉트로크로믹 디바이스― 에 대한 처리 요건들은 유리 크기결정(sizing)을 포함하는 통합된 프로세스와 호환가능하지 않다. 이는 유리가 템퍼링된 후 이것이 상이한 크기의 조각들을 생성하도록 절단될 수 없고, 일렉트로크로믹 디바이스가 템퍼링 이전에 유리 상에 증착된다면, 일렉트로크로믹 디바이스가 유리를 템퍼링하기 위해 요구되는 프로세스를 견딜 수 없기 때문이다. 따라서, 유리는 일렉트로크로믹 디바이스 층들의 증착 이전에 절단되고 템퍼링되어야 한다. 이는 다양한 유리 시트 크기들을 다루기 위한 제조 장비에 대한 요건으로 귀결되고, 이는 고가의 제조 장비 및 프로세스들로 귀결된다. 또한, 다양한 상이한 기판 크기들을 다루는 것은 수율에 부정적 영향을 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 크기의 유리 시트는 증착 챔버 내에 상이한 전기장 분포를 제공할 것이고, 이는 증착된 층들의 균일도에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. (이는 이온화된 종들을 포함하는 증착 기술들 ― 예를 들어, 플라즈마 강화 증착 ―에서 중요하다.) 또 다른 예는 일렉트로크로믹 디바이스의 증착과 상이한 유리 두께를 결합하는 것이다. 가장 일반적인 박막 증착 프로세스들에 대해서, 일렉트로크로믹 디바이스의 층들을 증착할 때, 기판 온도의 제어가 바람직하다; 그러나, 상이한 두께의 유리는 상이한 속도로 가열되고 냉각될 것이며, 이는 더 두꺼운 유리에 대한 더 낮은 처리량 및 프로세스 균일도를 제어하는 데 있어서의 어려움에 이르게 된다. 명백히, 보다 유연하고 더 낮은 비용, 높은 수율 및 높은 처리량 제조와 호환가능한 스마트 윈도우들을 위한 제조 프로세스들에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 실시예들은 (1) 다양한 유리 기능들을 유리의 다수의 조각들로 분리하고 (2) 강화된 기능을 갖는 일체화된 유리 제품을 제공하도록 유리 조각들을 결합하기 위해 유리 라미네이션 기술들을 이용한다는 개념에 기초한다. 이 접근법은 목적하는 상이한 기능들이 호환불가능한 처리 요건들 및/또는 절충된 성능에 이르게 될 때 특히 가치 있다. 매우 다양한 윈도우 크기들 및 기능들을 쉽게 허용하는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 윈도우 유리와 독립적으로 전기적으로 염색가능한 디바이스를 제조하는 단계, 및 전기적으로 염색가능한 디바이스를 윈도우 유리에 마지막에 라미네이트하는 단계를 포함한다. 이 접근법은 전기적으로 염색가능한 디바이스를 제조할 때 훨씬 큰 프로세스 유연성을 가능하게 할 뿐만 아니라 윈도우 유리의 스펙에 있어서의 더 큰 유연성을 제공한다. 이러한 개념들 및 방법들은 전기적으로 염색가능한 윈도우들의 비용 효율적이고, 높은 수율의 높은 처리량 제조를 허용한다. 본 명세서에 기재된 방법들을 이용하여 제조된 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리는 IGU들, 및 다른 타입의 건축 유리로 일체화될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 접근법은 전기적으로 염색가능한 디바이스들이 표준 크기 및 두께 기판상에 제조되는 것을 가능하게 한다 ― 박막 처리의 모두는 단일 크기의 유리 기판상에서 행해진다. 이는 양호한 처리 제어, 높은 처리량 및 높은 수율을 갖는 높은 볼륨의 제조에 적절한 안정한 제조 환경을 제공한다. 개별적인 전기적으로 염색가능한 디바이스들이 기판으로부터 절단된 후에만, 상이한 크기의 기판들을 조작할 필요성이 존재한다.
본 발명의 양상들에 따르면, (a) 라지 포맷 유리 기판을 제공하는 단계; (b) 상기 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 소자들을 제조하는 단계; (c) 상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; (d) 다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계; (e) 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계; 및 (f) 각각의 상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들을 라미네이트하는 단계를 포함한다. 라미네이션(lamination)은 상기 유리 기판 및 상기 윈도우 유리 조각 사이에 샌드위칭되거나, 상기 라미네이트된 조각들의 표면 상에 있는 상기 전기적으로 염색가능한 소자를 발생시킬 수 있다. 전기적으로 염색가능한 디바이스는 일렉트로크로믹 디바이스일 수 있다; 그렇지만, 전기적으로 염색가능한 디바이스는 SPD, PDLC 디바이스 또는 가스채색(gasochromic) 디바이스일 수 있다. 전기적으로 염색가능한 디바이스는 일반적으로 박막 디바이스이며 하기 사항을 필요로 하는 프로세스들을 사용하여 제조될 수 있다: 기판들의 로보트 조작(robotic handling); 진공에서의 처리; 플라즈마 처리; 및/또는 기판 가열. 유리 조각들은 열 처리, 템퍼링, 염색, 라미네이트, 고 강도화(high strength) 등이 될 수 있고, 다양한 상이한 크기들 및 두께들로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 제조 방법들은 궁극적인 전기적으로 염색가능한 디바이스의 크기들과 무관하게, 표준 라지 포맷 유리 기판이 사용되는 제조 라인에서 전기적으로 염색가능한 디바이스들을 제조하는 개념을 포함한다. 따라서, 본 발명의 추가의 양상들은 (a) 다수의 동일한 라지 포맷 유리 기판들을 제공하는 단계; (b) 상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들 상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하는 단계; (c) 상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; (d) 다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계; (e) 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계; 및 (f) 상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들의 각각을 라미네이트하는 단계를 포함하는, 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 추가의 양상들에 따르면, 전기적으로 염색가능한 윈도우는, 윈도우 유리의 조각; 유리 기판; 상기 유리 기판상에 형성된 일렉트로크로믹(electrochromic) 박막 디바이스; 및 상기 일렉트로크로믹 박막 디바이스 및 상기 윈도우 유리 사이의 라미네이션 층 ― 상기 라미네이션 층은 상기 일렉트로크로믹 박막 디바이스를 상기 윈도우 유리에 부착시킴 ―을 포함한다. 상기 라미네이션 층은 폴리비닐 부티랄(PVB) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)와 같은 접착제를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 양상들에 따르면, 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 형성하기 위한 장치는, 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하기 위한 제1 시스템; 상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하기 위한 제2 시스템 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; 및 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들을 라미네이트하기 위한 제3 시스템 ― 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각은 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭됨 ―을 포함한다. 상기 장치는 라미네이트된 조각들의 각각으로부터 IGU들을 형성하기 위한 제4 시스템을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양상들 및 특징들은 첨부 도면들과 결합하여 본 발명의 특정 실시예들의 다음 기재를 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이고, 여기서:
도 1은 전기적으로 염색가능한 디바이스를 일체화하는 절연 유리 유닛의 사시도를 도시한다;
도 2는 전기적으로 염색가능한 디바이스를 도시하는, 도 1의 절연 유리 유닛의 외부 유리창(glass pane)의 내부면의 평면도이다;
도 3은 도 1의 절연 유리 유닛의 단면도이다;
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구성을 갖는, 도 1의 절연 유리 유닛의 단면도를 도시한다;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 구성을 갖는 도 1의 절연 유리 유닛의 단면도를 도시한다;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 전기적으로 염색가능한 디바이스들을 갖는 절연 유리 유닛들을 제조하기 위한 프로세스 플로우를 도시한다; 그리고
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 전기적으로 염색가능한 디바이스들을 갖는 절연 유리 유닛들을 제조하기 위한 장치를 도시한다.
본 발명은 이제 당업자가 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위하여 본 발명의 도식적 예들로서 제공되는 도면들을 참조하여 세부적으로 기재될 것이다. 명백히, 도면들 및 아래의 예들은 본 발명의 범위를 단일 실시예로 제한하려는 것이 아니라, 기재되거나 설명된 엘리먼트들의 일부 또는 모두의 상호 교환에 의해 다른 실시예들이 가능하다. 또한, 본 발명의 특정 엘리먼트들이 공지된 컴포넌트들을 이용하여 부분적으로 또는 완전히 수행될 수 있는 경우, 본 발명의 이해를 위해 필요한 이러한 공지된 컴포넌트들의 이러한 부분들만이 기재될 것이고, 이러한 공지된 컴포넌트들의 다른 부분들의 세부적 설명들은 본 발명을 흐리지 않기 위해 생략될 것이다. 본 명세서에서, 단수 컴포넌트를 도시하는 실시예는 제한으로 간주되지 않아야 한다; 오히려, 본 명세서에서 달리 명시적으로 언급되지 않는다면 본 발명은 다수의 동일 컴포넌트를 포함하는 다른 실시예들을 포괄하려는 의도이고, 역의 경우도 같다. 또한, 본 출원인들은 명세서 또는 청구범위 내의 임의의 용어가 그와 같이 명시적으로 제시되지 않는다면 일반적이지 않거나 특수한 의미를 부여받기를 의도하는 것이 아니다. 또한, 본 발명은 예시적으로 본 명세서에서 참조되는 공지된 컴포넌트들에 대한 현재 및 미래의 알려진 등가물들을 포괄한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 (1) 다양한 유리 기능들을 유리의 다수의 조각들로 분리하고 (2) 강화된 기능을 갖는 일체화된 유리 제품을 제공하도록 유리 조각들을 결합하기 위해 유리 라미네이션 기술들을 이용한다는 개념에 기초한다. 본 명세서에서 제공되는 예들은 상이한 기능들을 갖는 두 유리 조각들의 라미네이션에 관한 것이다; 그러나, 상기 개념들은 상이한 기능들을 갖는 셋 이상의 유리 조각들의 라미네이션에 적용가능하다.
본 발명의 실시예들은 전기적으로 염색가능한 윈도우들을 제조하는 대안의 방법을 고려하는데, 여기서 전기적으로 염색가능한 디바이스가 윈도우 유리와 독립적으로 제조되고, 그 후 윈도우 유리는 전기적으로 염색가능한 디바이스에 라미네이트된다. 상기 방법은 전기적으로 염색가능한 디바이스의 제조를 위한 프로세스 조건들의 선택에 있어서의 유연성, 윈도우 유리의 기능들의 선택에 있어서의 유연성, 및 윈도우 크기들의 넓은 선택을 가능하게 한다. 이러한 개념들 및 방법들은 IGU들과 같은 건축 유리로의 통합을 위한 전기적으로 염색가능한 윈도우들의 비용 효율적인 제조를 가능하게 한다. 상세한 설명에서 제공되는 예들은 박막 일렉트로크로믹 전기적으로 염색가능한 디바이스들에 관한 것이다; 그러나, 개념들은 SPD 및 PDLC 디바이스들을 포함하는 다른 전기적으로 염색가능한 디바이스들에 적용가능하다.
도 4는 도 1의 IGU와 같은 IGU로 통합되는, 본 발명의 실시예들에 따라 제조된, 일정한 비율이 아닌(not to scale), 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 도시한다. 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)는 유리 기판(460)상에 있다. 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)를 갖는 유리 기판(460)은 유리의 외부 조각(410)(또한 본 명세서에서 윈도우 유리로도 지칭됨)에 라미네이트된다. 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)는 라미네이트된 구조에서 유리의 외부 조각(410)으로부터 이격되어 대면하고(facing away) 있다. 라미네이션 층(470)은 폴리비닐 부티랄(PVB) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)와 같은 접착제들을 포함할 수 있다. 라미네이션 프로세스는 바람직하게는 진공 라미네이션 프로세스일 것이고, 여기서 사이에 접착제를 가진 유리의 외부 조각(410) 및 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)의 스택은 진공 백에 배치되고, 상기 진공 백은 상기 스택 위에 균일한 압력을 인가하기 위해 배기되고, 그 후 상기 백은 고온 및 고압 노(furnace) 또는 오토클레이브(autoclave)에 배치된다. 프로세스 온도 및 압력은 전기적으로 염색가능한 디바이스의 타입에 의존할 것이다. 일렉트로크로믹 디바이스에 대해, 온도는 일반적으로 125° 내지 175° 범위이다. 비록 상기 범위가 여전히 일반적으로 약 150°를 중심으로 할 것이지만, 온도 범위는 더 넓을 수 있다. 압력은 필요에 따라 20 bar까지일 수 있다(및 더 높을 수 있음) ― 일반적인 압력은 약 13 bar일 수 있다. 이 프로세스는 라미네이션 동안 전기적으로 염색가능한 디바이스를 손상하는 것을 피하기 위해 제어된다. 진공 백의 사용은 전기적으로 염색가능한 디바이스를 손상하지 않고 균일한 압력을 제공하기 위한 방법의 단지 일 예이다. 온도 및 압력을 제공하는 것이 전기적으로 염색가능한 디바이스를 손상하지 않고 인가될 수 있는 다른 방법들이 사용될 수 있다.
도 5는 도 4의 것에 대한 대안의 구성을 도시한다. 도 5에서, 전기적으로 염색가능한 디바이스는 라미네이트된 구조에서 유리의 외부 조각(410)과 대면하고 있다 ― 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)는 라미네이션 층(470)과 접촉한다. 이 실시예에서, 라미네이션 프로세스는 전술한 것처럼 진공 라미네이션 프로세스일 수 있거나, 스택이 중간 온도에서 롤링되고 그 후 최종 라미네이션을 위한 고온 및 고압 노 또는 오토클레이브에 배치될 수 있다. (고온이 아닌 중간 온도에서 롤링하는 것은, 디바이스 상에 보다 균일한 압력을 제공하고 따라서 접착 강도 및 물리적 외관의 관점에서 더 나은 품질의 라미네이션을 제공할 것이 예상된다.)
전기적으로 염색가능한 디바이스가 일렉트로크로믹 디바이스일 때, 전술한 것처럼 환경 산화제들로부터 디바이스의 보호가 또한 고려되어야 한다. 이 보호는 IGU로의 통합에 의해 제공될 수 있다. 대안으로, 또는 부가적으로, Kwak 등의 미국 특허출원 제12/134,437호에 기재된 것처럼, 캡슐화 층(비도시)이 제공될 수 있다. 이러한 캡슐화 층은 바람직하지 않은 산화제들에 대한 확산 장벽으로서 기능한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리의 제조를 위한 프로세스 플로우를 도시한다. 상기 방법은: 라지 포맷 유리 기판을 제공하는 단계(610); 상기 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하는 단계(620); 상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―(630); 가변 크기 및 상이한 특성들을 가질 수 있는 다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계(640); 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계(650); 상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들의 각각을 라미네이트하는 단계(660); 및 (선택적으로) 상이한 크기들 및 기능들을 가질 수 있는 다수의 절연 유리 유닛(IGU)들을 제조하는 단계(670)를 포함한다.
전기적으로 염색가능한 디바이스는 일렉트로크로믹 디바이스와 같은 박막 디바이스이고, 하기 사항을 필요로 하는 프로세스들을 사용하여 제조될 수 있다: 기판들의 로보트 조작(robotic handling); 진공에서의 처리; 플라즈마 처리; 및/또는 기판 가열. 박막 일렉트로크로믹 디바이스들 및 이러한 디바이스들을 위한 제조 방법들에 대한 더 많은 세부사항들은 Kwak 등의 미국 특허출원 제12/134,437호에서 찾을 수 있다. 관련된 박막 증착 프로세스들의 일부 예들은 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD) 및 플라즈마 강화 증착 기술들과 같은 진공 증착 기술들을 포함한다. 박막 증착 동안 기판을 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 윈도우 유리 조각들은 열 처리, 템퍼링, 염색, 라미네이트, 고 강도화(high strength) 등이 될 수 있고, 다양한 상이한 크기들 및 두께들로부터 선택될 수 있다. 전기적으로 염색가능한 디바이스의 제조는 별도의 기판상에서 행해지므로, 디바이스의 처리에서 그리고 윈도우 유리 조각들의 스펙에서 훨씬 더 큰 유연성이 존재한다. 예를 들어, 윈도우 유리 조각들의 준비에 있어서, 유리의 시트들이 원하는 크기들의 조각들로 절단될 수 있고 그 후 템퍼링될 수 있다. 다수의 전기적으로 염색가능한 디바이스들이 라지 유리 기판상에 효율적으로 제조될 수 있고, 그 후 개별 디바이스들이 시트로부터 절단될 수 있다. 템퍼링된 조각들 및 디바이스들은 그 후 IGU로 일체화하기에 적절한 전기적으로 염색가능한 윈도우를 형성하기 위하여 라미네이트될 수 있다.
전기적으로 염색가능한 조각들은 모두 동일 크기일 수 있거나, 이들은 상이한 크기들일 수 있다. 도 6에서의 프로세스(630)을 참조하라. 다시 말해서, 전기적으로 염색가능한 디바이스들을 갖는 유리 기판은 기판상에 제조되었던 전기적으로 염색가능한 디바이스들에 의존하여, 다수의 동일한 크기의 조각들로, 또는 다수의 상이한 크기의 조각들로 절단되었을 수 있다. 윈도우 유리 조각들은, 모두 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리의 스펙에 따라서, 전기적으로 염색가능한 조각들의 크기들에 대응하는 크기들로 제공될 것이다. 도 6에서의 프로세스들(640 및 650)을 참조하라. 일반적으로, 전기적으로 염색가능한 조각들은 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼 윈도우 유리 조각들보다 작거나 동일할 것이다. (도 4에 도시된 디바이스의 대안의 실시예에서, 유리 기판(460)은 윈도우 유리 조각(410)과 동일 크기이고, 프레임(340)은 유리 기판(460)의 표면상에 안착된다. 그렇지만, 전기적으로 염색가능한 디바이스(420)는 프레임(340) 및 실란트(350) 내에 맞도록(fit), 윈도우 유리 조각(410)보다 여전히 더 작아야 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따라서, 도 6의 프로세스 플로우는 전기적으로 염색가능한 윈도우들에 대한 제조 프로세스들로 확장될 수 있고, 여기서 다수의 동일한 라지 포맷 기판들이 처리된다. 따라서, 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법은: 다수의 라지 포맷 유리 기판들을 제공하는 단계; 상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들 상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하는 단계; 상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; 다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계; 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계; 상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들의 각각을 라미네이트하는 단계; 및 (선택적으로) 상이한 크기들 및 기능들을 가질 수 있는 다수의 절연 유리 유닛(IGU)들을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 제조 프로세스는 다수의 동일한 기판들의 직렬 처리, 및 처리가 허용하는 경우, 다수의 동일한 기판들의 병렬 처리 모두를 포함한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따라서, 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리, 및 IGU들을 제조하기 위한 장치의 개략도를 도시한다. 도 7의 장치는 예를 들어 도 6의 프로세스 플로우에 따라서 IGU들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 도 7의 장치는 네 개의 시스템들을 포함한다. 제1 시스템(720)은 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조한다. 제2 시스템(730)은 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하고, 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함한다. 제3 시스템(760)은 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들을 라미네이트하고, 여기서 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각은 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭된다. 제4 시스템(770)은 상기 라미네이트된 조각들의 각각으로부터 IGU들을 형성한다. 도 7의 대쉬선은 라지 포맷, 표준 크기, 유리를 조작하는 장치(선 위), 및 다수의 상이한 크기들을 갖는 더 작은 유리 조각들을 조작하는 장치(선 아래)를 표시한다.
본 발명의 제조 방법들은 또한 부유 입자 디바이스(SPD; suspended particle device)들, 고분자 분산형 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal) 디바이스들 및 가스채색(gasochromic) 디바이스들을 이용하여 광 투과를 제어하는 IGU들에 적용가능하다.
비록 본 발명이 그 실시예들을 참조하여 구체적으로 기재되었지만, 형태 및 세부사항들에 있어서의 변경들 및 수정들은 본 발명의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 이루어질 수 있음이 당업자에게 쉽게 명백해야 한다. 첨부된 청구범위는 이러한 변경들 및 수정들을 포괄하려는 것이다. 다음의 청구범위가 본 발명을 정의한다.

Claims (15)

  1. 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법으로서,
    라지 포맷(large format) 유리 기판을 제공하는 단계;
    상기 라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한(tintable) 박막 디바이스들을 제조하는 단계;
    상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각(piece)들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―;
    다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계;
    상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계; 및
    상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들의 각각을 라미네이트(laminate)하는 단계
    를 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라미네이션(lamination) 동안, 상기 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스는 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 상기 대응하는 조각의 표면과 대면하고 있는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라미네이션 동안, 상기 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스는 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 상기 대응하는 조각의 표면으로부터 이격하여 대면하고 있는(facing away),
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우 유리 조각들은, 열 처리된 유리 조각들, 염색된(tinted) 유리 조각들, 라미네이트된 유리 조각들 또는 고강도(high strength) 유리 조각들을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스는 일렉트로크로믹 디바이스(electrochromic device), 부유 입자 디바이스(suspended particulate device) 또는 고분자 분산형 액정 디바이스(polymer dispersed liquid crystal device)인,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제조하는 단계는 상기 라지 포맷 유리 기판상의 박막의 진공 증착을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제조하는 단계는 상기 라지 포맷 유리 기판상의 박막의 플라즈마 증착을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제조하는 단계는 상기 라지 포맷 유리 기판을 가열하는 단계를 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들은 상이한 크기들의 조각들을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  10. 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법으로서,
    다수의 동일한 라지 포맷 유리 기판들을 제공하는 단계;
    상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들 상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하는 단계;
    상기 다수의 라지 포맷 유리 기판들을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하는 단계 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―;
    다수의 윈도우 유리 조각들을 제공하는 단계;
    상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각을 상기 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭시키는 단계; 및
    상기 매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들의 각각을 라미네이트하는 단계
    를 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 윈도우 유리 조각들은 상이한 유리 크기들을 갖는 조각들을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 윈도우 유리 조각들은 상이한 유리 두께들을 갖는 조각들을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 제조하는 방법.
  13. 전기적으로 염색가능한 윈도우로서,
    윈도우 유리의 조각;
    유리 기판;
    상기 유리 기판상에 형성된 일렉트로크로믹(electrochromic) 박막 디바이스; 및
    상기 일렉트로크로믹 박막 디바이스 및 상기 윈도우 유리 사이의 라미네이션 층 ― 상기 라미네이션 층은 상기 일렉트로크로믹 박막 디바이스를 상기 윈도우 유리에 부착시킴 ―
    을 포함하는,
    전기적으로 염색가능한 윈도우.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 라미네이션 층은 폴리비닐 부티랄 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 접착제를 포함하는,
    전기적으로 염색가능한 윈도우.
  15. 다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 형성하기 위한 장치로서,
    라지 포맷 유리 기판상에 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들을 제조하기 위한 제1 시스템;
    상기 라지 포맷 유리 기판을 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들로 절단하기 위한 제2 시스템 ― 각각의 전기적으로 염색가능한 조각은 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 박막 디바이스들 중 하나를 포함함 ―; 및
    매칭된 전기적으로 염색가능한 조각들 및 윈도우 유리 조각들을 라미네이트하기 위한 제3 시스템 ― 상기 다수의 전기적으로 염색가능한 조각들 중 각각의 조각은 다수의 윈도우 유리 조각들 중 대응하는 조각과 매칭됨 ―
    을 포함하는,
    다양한 크기들 및 기능들을 갖는 전기적으로 염색가능한 윈도우 유리를 형성하기 위한 장치.
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