TWI408418B - 具有角錐狀傾斜圖案的結構性透明面板 - Google Patents

Description

具有角錐狀傾斜圖案的結構性透明面板

本發明有關於藉由嵌飾幾何特徵所形成的一種結構性薄板以及其製造過程。

專利案第WO 03/046617號教示一種使用結構性平板用以改進透明平板的光透射以及其產物，其中該透明平板可結合至光電電池、電漿排放式的平面燈管、LCD螢幕、太陽能收集器以及投影機。尤其特別的，該網紋結構的特徵(features)相對於該平板結構性表面的總平面是凸面的，亦即其可以在基底平板中嵌飾。這些特徵尤其可以藉由熱滾壓不具特徵的平板，並經由滾筒而加以製造，該滾筒用以在該平板上壓印所欲之特徵。依據這些特徵的本質，其可以較為費力或較不費力的方式製造。特別地，有時可以觀察到，在糊狀狀態下的材料容易發生黏附至該滾動的滾筒，其造成肉眼可見的損壞。接著這些特徵不準確地製造，再者，該薄板容易發生纏繞該滾動的滾筒。當此發生時，必須停止該製造。此種黏附效應可以藉由降低產率而加以抗衡。再者，當該結構性平板的嵌飾特徵在最終使用與周遭空氣相接觸時，容易發生灰塵或污物填滿於其中，且必須以較為費力或較不費力的方式加以淸潔。此尤其是在以下狀況，假如該結構性平板用來保護放置於室外的光電電池。

本發明針對上述問題提供其解決方法。本發明特別是有關於一種透明平板，該透明平板包含至少二平行的主要邊界，且在該透明平板主要表面的至少之一具有重複的角錐狀浮凸特徵（凹面或凸面的特徵），每一特徵包含一頂點、一基底以及將該頂點結合至該基底的一組稜邊，且該些特徵的至少一稜邊使得在該平板的總平面中之投影大致上平行於該二平行的主要邊界。此處所使用的「稜邊」係指將該頂點結合至該基底的角錐體稜邊。因此，「稜邊」一詞並不意指該角錐體該基底的該些邊之一。

申請人已察覺到，審慎放置如上述定義的至少一稜邊是有利的。這是因為該稜邊在該滾壓方向上是有利的，亦即平行該至少二主要邊界，由於在該滾動的滾筒上的特徵似乎較易於與在糊狀狀態下的該平板相接觸，且在不損壞已製造於其中的壓印前提下與其相隔開。無論如何，申請人已察覺到，相比於該些特徵的所有稜邊均與該滾壓方向傾斜，這些情況是較為有利的（較少肉眼可見的幾何損壞）。該角度，－－就一方面而言，在垂直於該平板總平面且通過該角錐體頂點的一平面之中，位於該交點上的直線所構成的角度，－－而就另一方面而言，該角錐體本身與該平板總平面所構成的角度，對於具有浮凸特徵形成的品質是似乎特別重要的。而事實上此角度為小角度似乎是較佳的，在此方式中經由該平板的該滾動滾筒之互相貫通似乎逐漸增加地發生。在每一特徵上，公的角錐體（其依據是在該滾動滾筒上或是在欲形成結構性的該平板上而定）以及相對應的母角錐體更為和緩地彼此分隔開，且較少彼此黏附在一起。此效應已被察覺到用以在結構性平板上凹面角錐體或凸面角錐體的製造。此較佳的特徵壓印性能，以使得增加其製造速度。

針對在結構性平板上製造凹面角錐體的例子而言（藉由具有凸面角錐體的滾動滾筒），已察覺到一新增的效應。由於該平板係在最終使用被放置，以使得由前端觀看該平板時（該平板的總平面是傾斜的，例如：與水平呈45 °傾斜），該二主要邊界是垂直的，並且由該前端觀看時，審慎放置的稜邊亦是垂直的，且可作為移除灰塵、污物或其他液體（尤其是淸潔液體）的溝槽，其有意或無意地貫通該特徵，並可如此做而不需移動或移除該平板。因此，假如這些特徵是根據本發明為目的，那麼設有凹面角錐體的平板在歷經多次過程後仍較少纏繞的。

因此，本發明亦有關於使用具有重複凸面或凸面（亦即嵌飾）角錐狀特徵的透明平板，每一特徵具有一些稜邊，當由前端觀看該平板時，該些特徵的至少一稜邊是垂直的且在該特徵的下半部內。該稜邊係為將該特徵的中心（或該角錐體的頂點）結合至相同特徵的周圍（或該角錐體的基底）的部分，該周圍部分位於該平板的總平面中。當該平板設有凹面角錐體時，該特徵審慎放置的該稜邊位於其較低部分，且作為一溝槽用以移除灰塵以及在其重量的效應下沿著該稜邊流動的其他外來媒介。每當該平板的總平面對於水平面是足夠傾斜的，可察覺到此效應。

該平板與該水平面呈一角度的傾斜，其範圍通常是在10 °至90 °之間，尤其是20 °至70 °之間。此傾斜的角度表示一種選擇，其可以依據當地的陽光狀況而定。

本發明亦有關於用以製造根據本發明的一平板之製程。根據此製程，不具有特徵的平板被加熱至其軟化溫度且經歷滾動滾筒的作用。較佳地，該滾動滾筒在該些角錐體形成處的該點上以一線性速度驅動，該線性速度小於在冷卻區域中該玻璃的速度。該滾筒在其表面上具有預備壓印至該平板上的該些特徵。假如預備在該平板上產生凹面的特徵，則在該滾筒上的特徵是凸面的，反之亦然。此製程可以應用至由礦物玻璃所製成的平板以及熱塑膠聚合物，例如：聚氨酯、聚碳酸酯或甲基聚丙烯酸甲酯。因此，本發明有關於一種用以製造一平板的製程，該製程藉由滾壓法在其變形溫度下執行，不具該些特徵的一平板使用一滾筒用以在該平板上壓印該網紋結構，該滾壓方向平行於該二主要邊界且平行於該些特徵的至少一稜邊。

針對以二氧化矽為主的礦物玻璃所製成的平板例子，該平板的結構化步驟亦可以在熱硬化步驟的期間實施，只要在該玻璃固化之前即可。

較佳地，該平板的主要部分（亦即至少98%以上的重量分率）或者即使是整個平板係由具有最佳可穿透度的材料所形成，其較佳地於對此應用有幫助的部分波譜中具有線性吸收率小於0.01 mm^{－ 1} ，該波譜通常在380 nm至1200 nm的範圍。

該些特徵經由一基底接合該平板結構性表面的總平面，該基底能夠可以內接於一圓之內，且該圓的直徑通常是小於10 mm，或甚至小於7 mm。較佳地，可以包含該些特徵之一的該基底之最小圓具有5 mm的最大直徑，特別是在從0.001 mm至5 mm之間的範圍，例如：從1 mm至5 mm的範圍。

較佳地，這些特徵是鄰近的。當它們在其基底至少一部分之中（在該表面上以及在該平板的總平面中）彼此接觸，則這些特徵稱為是鄰近的。

這些特徵隨著多邊形的基底而具有角錐體的形狀，該些基底例如：三角形、方形、矩形、六角形或八角形基底，且這些特徵是凹面（該平板整體上形成凹口）或凸面的。該些角錐體通常具有通過其頂點的一對稱軸。較佳地，該角錐體的該些稜邊其中之二，使得在該平板的總平面中之投影大致上平行於該平板該二平行的主要邊界。特別地，當該角錐體具有通過其頂點的一對稱軸且垂直於該平板的總平面。對於以垂直該平板的觀賞角度看著該角錐體的觀察者而言，此二稜邊是彼此相對準的，藉以通過整個角錐體。

較佳地，該角錐體具有四個邊（或面）以及四個稜邊。在此例中，該平板中係以此方式為取向的，對於由前端觀看（水平觀察）該平板的觀察者而言，其稜邊之二是垂直的，並且以兩者形成該角錐體的對角線。對於由前端觀看該平板的觀察者而言，此二稜邊是彼此相對準的，這些稜邊其中之一在該角錐體的下半部，另一則是在上半部。

較佳地，該角錐體的任意頂點半角是小於70 °的，尤其較佳為小於或等於60 °，例如：從25 °至60 °的範圍。頂點半角係指該角錐體的對稱軸以及包含在該角錐體的該表面內且通過該頂點的一直線二者之間的角度。由於二相向稜邊之間的角度大於二相向邊之間的角度，角錐體包含許多頂點半角。

特別地，該結構性平板可以作為改進陽光的擷取，以增加提供給光電電池的照明通量。根據本發明的該平板甚至擷取高掠射的光線（具有較低的入射角）。這些光電電池可以封進一樹脂內，該樹脂可為聚乙烯縮丁醛(PVB)或EVA類型。此種封裝可以習知的方式在高溫（用以熔化該樹脂）下且於加壓的熱壓器中實行，並藉此產生樹脂薄板，其中該些電池可以被限制。接著，該結構性平板與此薄板並列，用以擷取光線（藉由面向周遭空氣該側上的紋裡結構）以及將光線傳送至薄板中的這些電池。包含電池的該薄板的另一側可以是玻璃平板。將這些元件結合於單一熱壓器步驟是可行的。此種複雜的結構可以作為太陽能感測器，並可作為抗噪音牆。當所使用的樹脂是噪音控制類型的樹脂（亦即減弱噪音），其抗噪音有效程度則為更佳的。

因此，本發明亦有關於一種組合，其包含根據本發明的一平板以及至少一光電電池，該平板的網紋結構與周遭空氣相接觸（亦即直接朝著室外），該平板與該光電電池互相平行地置放。尤其，該光電電池可以封進一樹脂內，該樹脂可為PVB。再者，該PVB可減弱噪音。

本發明亦有關於藉由至少一光電電池用以將光能轉換為電能的一種裝置，該裝置包含根據本發明的平板/光電電池組合，當由前端觀看該平板時，該些特徵的至少一稜邊是垂直的且在該特徵的下半部內，該網紋結構在面向該入射光的該側上，且該平板與該水平面呈一角度的傾斜，該角度的範圍在10°至90°之間。

第1圖顯示用以將天然陽光轉換為電能的裝置。金屬框架1使光接收組合保持在一傾斜位置，其係與水平面呈一角度α，該組合包含由透明礦物玻璃所製成的結構性平板2，其放置在光電電池3的平面上。該結構性平板2具有二平行邊界4、4'。對於由前端觀看該組合的觀察者而言，這些邊界4、4'是垂直的。相較於相同的透明平板但不具有任何網紋結構，該結構性平板2增加傳送至該些電池的光強度。因此，所傳遞的電能絕大多數歸因於該網紋結構。該網紋結構的浮凸係位於面向周遭空氣的該側，亦即接收光線的該側。這些特徵是相鄰的，其係為連續的重複角錐狀特徵且為凹面的（或在該薄板上嵌飾）。每一角錐體具有四個邊及四個稜邊，其在該頂點上結合。這些角錐體的方向與該平板的該些邊界4、4'是呈傾斜的（該基底的該些邊與該些邊界4、4'呈一45 °的角度）。由於此方向定位，對於由前端觀看該組合的觀察者，每一角錐體的至少一稜邊是垂直的且位於該角錐體的下半部內（此處為凹面的角錐體）。由於此種情況，此稜邊可作為溝槽用以移除在該角錐體內的任何外來物體。

第2、3圖提供藉由凹面特徵上的稜邊5所給予溝槽效應的相關說明。第2a圖顯示根據本發明的凹面角錐狀特徵，亦即在此方式中，對於由前端觀看該平板的觀察者而言，稜邊5是垂直的且平行於該平板的二主要邊界4、4'。第2b圖顯示第2a圖在沿著AA'線所形成斷面中的特徵，這些特徵的製造如同相對於此平面的凹口。需要注意到的是，該稜邊5在一方向上為向下傾斜的，該方向係為輕易移除該角錐體內存在的任意外來物體之方向。該稜邊5位於該角錐體的下半部分。歸因於該角錐體的幾何形狀，位於該特徵上半部分的另一稜邊7置於沿著該稜邊5的延長部分，在此方式中，對於由前端觀看該平板的觀察者而言（由眼睛8所表示的水平觀察），該些稜邊5、7是彼此對準的，且形成如第2a圖所示的垂直線。該平板總平面中的該稜邊5之投影位於沿著第2b圖的AA'線，且此投影平行於該二平行的主要邊界4、4'。為了比較起見，第3圖恰好地顯示相同的角錐體，除了其並非與該平板的總平面方向為傾斜以外。在此例中，對於由前端觀看該平板的觀察者而言，沒有一稜邊是垂直的。對於前端的觀察者而言，沒有一稜邊是平行於該二邊界4、4'。在角錐體內的外來物體必須藉由在較低邊6上的滑動而加以移除。然而，在垂直平面AA'（第3b圖）中的斷面圖顯示，該邊6相較於第2圖中例子中的該稜邊5較不傾斜的（甚至為接近水平的）。這是因為如第2圖所示根據本發明的「傾斜角錐體」組態（亦即與該平板的該邊界4、4'為傾斜的），對於移除在角錐體內的外來物體而言，相較於如第3圖所示的組態是更為有利的。此組態對於流出的雨水以及欲淸潔的平板而言是更為有利的。此組態對於藉由滾壓法製造該平板而言亦為較有利的，其可能歸因於在製造期間自該特徵流出的液體以及在角錐體內的固態壓印的位移二者間的類比。可以見到該角度，－－就一方面而言，在垂直於該平板總平面且通過該角錐體頂點的一平面之中，位於該交點上的直線所構成的角度，－－而就另－方面而言，該角錐體本身與該平板總平面所構成的角度，係為該稜邊5（或者第3b圖例子中的6）與該平板的總平面之間的角度，藉由AA'線在第2b圖與第3b圖二者間的合併。在根據本發明該角錐體的方向定位的例子中，該角度是相當小的（比較第2b圖中的稜邊5與第3b圖中的稜邊6）。此較小的角度有利於具有浮凸特徵形成的品質。

當然，已顯示該些邊界4、4'用以標示其方向，然而由於在這些邊界之間有許多特徵（通常是數十個特徵），邊界4、4'之間的距離較為大於第2a圖與第3a圖所顯現的距離（相對於該描繪特徵的尺寸）。

第4圖顯示根據本發明的製造過程。在第4圖中所顯示的任一物體均在1000℃的火爐（圖未示）之下。在糊狀狀態下的平面玻璃8在二滾筒9、10滾壓，滾筒10在其表面上具有凸面的角錐體。由於該玻璃8在該二滾筒9、10之間被擠壓，在其較低表面上形成由凹面角錐體所組成的網紋結構。接著，在冷卻之前，該玻璃8於一堆滾筒11上執行。該玻璃帶狀物的速度是3 m/min。該結構性滾筒10的線性速度相較於該玻璃帶狀物的速度大約低20%，亦即2.4 m/min。所有其他滾筒的線性速度與該帶狀物的速度相同。事實上，該帶狀物藉由其他滾筒被拖拉至該火爐的外部。

舉一例子加以說明，對於對應至第4圖製造過程的例子而言，該些角錐體具有2.4×2.4 mm的一正方形基底，且深度為1.1 mm，已發現到根據本發明的該些角錐體的方向定位（如第2圖所示），使得產率達到80%是可行的，而當該些角錐體係以第3圖所示的方向時，則產率僅有30%。此產率係指製造產率。這是因為這些角錐體的變形亦發生，其歸因於該玻璃帶狀物並不朝著該些滾筒11跟隨其正常的路徑，而是容易繞著該滾筒10纏繞，因此需要停止生產。

第5圖顯示在其進入熱壓器之前的一疊薄板以及平板。該平板12是不具結構性的透明浮法類型(Planilux type)玻璃，其中第一PVB薄板放置在上面。該光電電池14放置在二PVB薄板13、15之間。在整個組合的上方係為根據本發明的結構性礦物玻璃平板16，其網紋結構位於面向周遭空氣的該側上。行進通過該熱壓器將導致該些電池封進該PVB內，並且將使得該PVB黏附至該些玻璃平板。

雖然本發明已以若干較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．金屬框架

2．．．結構性平板

3．．．光電電池

4．．．平行邊界

4'．．．平行邊界

5．．．稜邊

6．．．較低邊

7．．．稜邊

8．．．平面玻璃

9．．．滾筒

10．．．滾筒

11．．．滾筒

12．．．平板

13．．．PVB薄板

14．．．光電電池

15．．．PVB薄板

16．．．結構性平板

本發明的許多觀點可以參考以下的圖式而更加淸楚的了解。相關圖式並未依比例繪製，其作用僅在淸楚表現本發明有關定理。此外，使用數字來表示圖式中相對應的部分。

第1圖顯示用以將天然陽光轉換為電能的裝置；第2、3圖提供藉由凹面特徵上的稜邊所給予溝槽效應的相關說明；第4圖顯示根據本發明的製造過程；以及第5圖顯示在其進入熱壓器之前的一疊薄板以及平板。

1．．．金屬框架

2．．．結構性平板

3．．．光電電池

4．．．平行邊界

4'．．．平行邊界

5．．．稜邊

Claims (11)

1. 一種含有一透明平板以及至少一光電電池的組合，包含：一透明平板包含至少二平行的主要邊界，且在該透明平板主要表面的至少之一具有重複的角錐狀浮凸特徵，每一特徵包含一頂點、一基底以及將該頂點結合至該基底的一組稜邊，其中該些角錐狀特徵的每個中，至少一稜邊使得在該平板的總平面中之投影大致上平行於該二平行的主要邊界；以及至少一光電電池，該平板的該網紋結構與周遭空氣相接觸，該平板與該光電電池互相平行地置放。
2. 如申請專利範圍第1項所述之含有一透明平板以及至少一光電電池的組合，其中該光電電池係封進一樹脂內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之含有一透明平板以及至少一光電電池的組合，其中該樹脂係為一聚乙烯縮丁醛(PVB)。
4. 一種透明平板，預定使用於如申請專利範圍第1至3項任一項所述的組合中，該透明平板包含至少二平行的主要邊界，且在該透明平板主要表面的至少之一具有重複的角錐狀浮凸特徵，每一特徵包含一頂點、一基底以及將該頂點結合至該基底的一組稜邊，其特徵在於： 該些角錐狀特徵的每個中，至少二稜邊使得在該平板的總平面中之投影大致上平行於該二平行的主要邊界。
5. 如申請專利範圍第4項所述之透明平板，其中該些角錐狀特徵係為凹面的。
6. 如申請專利範圍第4項所述之透明平板，其中該些角錐狀特徵的每個中之該基底可以內接於一圓之內，且該圓的直徑小於10 mm。
7. 如申請專利範圍第4項所述之透明平板，其中該些角錐狀特徵具有四個面。
8. 一種藉由至少一光電電池用以將光能轉換為電能的裝置，該裝置包含如申請專利範圍第1至3項任一項所述的組合，當由該前端觀看該平板時，該些角錐狀特徵的至少一稜邊是垂直的且在該角錐狀特徵的下半部內，該網紋結構在面向該入射光的該側上，且該平板與該水平面呈一角度的傾斜，該角度的範圍在10°至90°之間。
9. 一種用以製造如申請專利範圍第4項所述之透明平板的方法，該方法藉由滾壓法在其變形溫度下執行，不具該些特徵的一平板使用一滾筒用以在該平板上壓印該網紋結構，該滾壓方向平行於該二主要邊界且平行於該些角錐狀特徵的至少一稜邊。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中在該平板上的該些角錐狀特徵是凹面的。
11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中在該平板上的該些角錐狀特徵是凸面的。