TWI613082B

TWI613082B - 功能化基板

Info

Publication number: TWI613082B
Application number: TW105142772A
Authority: TW
Inventors: 卡米爾約瑟; 羅拉Ｊ辛格; 亞米馬Ａ邦聖康; 查爾斯雷德
Original assignee: 聖高拜塑膠製品公司
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-02-01
Also published as: WO2017117342A1; TW201726425A; US20170190610A1

Abstract

本發明係關於一種功能化基板，其包括基板(10)及近紅外線吸收塗層(20)，其中所述近紅外線吸收塗層(20)包括近紅外線吸收奈米粒子(21)，所述近紅外線吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物。在一實施例中，所述近紅外線吸收塗層(20)進一步包含無機基質(22、23、24)。

Description

功能化基板

本發明之實施例係關於一種包括近紅外線吸收塗層之功能化基板，及其用於太陽能控制應用之用途。

太陽能控制塗層廣泛用於汽車及建築行業，以改良窗用玻璃之隔熱以及提供美學修改之新可能性。太陽能控制功能係基於近紅外線(NIR)吸收或反射。

如例如US 2006/0057399中所描述，NIR反射塗層通常由包括諸如銀之金屬層的堆疊製成。然而，彼等堆疊可影響可見光透射率。此外，諸如銀層之金屬層可展現可阻斷電磁波之高導電性，其對於行動電話通信而言將為一項缺點。此外，銀層尤其具有低穩定性及較差防潮性及耐候性，其可影響銀層作為NIR反射層之光學特性及效率。

可使用各種功能層提供NIR吸收塗層。舉例而言，US 6707610及WO 2008/036358揭示包括藉由磁控濺鍍獲得之TiN層的窗膜。然而，彼等窗膜具有較低可見光透射率且不具選擇性。WO 2008/036363建議組合TiN層與基於銀之反射塗層，以改良選擇性。然而，所述組合仍具有銀層之負面作用。

各種無機氧化物之奈米粒子，諸如氧化銦錫 (ITO)及氧化銻錫(ATO)可吸收NIR輻射。舉例而言，US 2010/0062242揭示一種窗膜，其包括包含金屬層之IR反射層，及包括分散於固化聚合黏合劑中之IR吸收奈米粒子的IR吸收層。所述窗膜呈現較高可見光透射率及選擇性。如US 2010/0062242中所揭示，含NIR吸收奈米粒子之塗層通常藉由濕塗佈方法獲得。濕塗佈方法通常由以下組成：在基板上沈積包括奈米粒子及有機黏合劑之溶液的薄層，且乾燥及/或固化所述層。對於產生多層之堆疊，尤其對於包含藉由磁控濺鍍沈積之層的堆疊，可無需使用兩步驟濕塗佈方法。行業持續需要可藉由與磁控濺鍍方法更相容之方法而獲得的改良之含NIR吸收奈米粒子的塗層。

10‧‧‧基板

20‧‧‧近紅外線吸收塗層/NIR吸收塗層

21‧‧‧近紅外線吸收奈米粒子/NIR吸收奈米粒子

21a‧‧‧NIR吸收奈米粒子

21b‧‧‧NIR吸收奈米粒子

21c‧‧‧NIR吸收奈米粒子

22‧‧‧無機上覆層/無機基質

22a‧‧‧第一上覆層

22b‧‧‧第二上覆層

22c‧‧‧第三上覆層

23‧‧‧無機下層/無機基質

24‧‧‧無機囊封層/無機基質

25‧‧‧金屬核心

26‧‧‧TCO殼層

實施例在隨附圖式中以舉例方式進行說明且不加以限制。

圖1包含根據一實施例之功能化基板的側視圖。

圖2包含根據另一實施例之功能化基板的側視圖。

圖3包含根據另一實施例之功能化基板的側視圖。

圖4包含根據又另一實施例之功能化基板的側視圖。

圖5包含根據又另一實施例之功能化基板的側視圖。

圖6包含根據一實施例置於基板上之近紅外線吸收奈米粒子層的側視圖。

圖7包含根據另一實施例置於基板上之近紅外線吸收奈米粒子層的側視圖。

熟習此項技術者瞭解，圖中元件為簡單及清晰起見而說明且未必按比例繪製。舉例而言，相對於其他元件可誇示圖中一些元件之尺寸，以幫助提高對本發明之實施例的理解。

本發明係關於一種功能化基板，其包括基板及近紅外線吸收塗層，其中所述近紅外線吸收塗層包括近紅外線吸收奈米粒子，所述近紅外線吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物。

本發明亦提供一種用於製造功能化基板之方法，其包括：提供基板；及藉由磁控濺鍍將近紅外線吸收奈米粒子沈積於所述基板上。

提供結合圖式之以下描述以幫助理解本文中所揭示之教示內容。以下論述將聚焦於教示內容之特定實施方案及實施例。提供此聚焦以幫助描述教示內容，且不應解釋為對教示內容之範疇或適用性的限制。

使用「一(個/種)(a/an)」係用以描述本文中所描述之元件及部分。如此進行僅為方便起見且給出本發明之範疇的一般意義。除非明顯意指其他情況，否則此描述應理解為包含一個或至少一個，且單數亦包含複數。

在第一態樣中，本發明係關於一種功能化基板，其包括基板及所述基板上之近紅外線(NIR)吸收塗層。在一特定實施例中，所述NIR吸收塗層係由含有NIR吸收奈米粒子之無機基質製成，所述NIR吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物。

在本申請案之上下文中，NIR輻射係指780nm至2500nm之輻射。當表述「NIR吸收」涉及塗層或奈米粒子時，其意指所述塗層或奈米粒子可吸收至少10%、至少15%或甚至至少20%之NIR輻射，且可吸收至多60%、至多55%或至多50%之NIR輻射。

當術語「位於……上」及「位於……下」與一個元件(層、結構或堆疊)相對於另一個元件之位置相關時，其意指相較於另一元件，所述元件距離基板分別更遠或更近。並非意指所述元件彼此直接接觸，但不排除此可能性。特定言之，額外元件可存在於所述元件之間。相反地，當表述「直接接觸」、「直接位於……上」或「直接位於……下」與一個元件相對於另一個元件之位置相關時，意指無額外元件置於所述元件之間。

NIR吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物。更明確而言，NIR吸收奈米粒子可基於部分或完全氧化金屬，所述金屬係選自銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢及其合金。在本申請案之上下文中，當表述「基於」涉及元件(基質、層或奈米粒子)之組成時，意指所述元件包括大於80重量%、大於90重量%、或甚至大於95重量%之所述材料。所述元件可基本上由所述材料製成。

在一個實施例中，NIR吸收奈米粒子可基於透明導電氧化物(TCO)。特定言之，NIR吸收奈米粒子可為TCO奈米粒子。TCO可選自氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銻錫(ATO)、氧化錫鋅(TZO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、及視情況摻雜之氧化鎢。

在本申請案之上下文中，ITO係指錫與銦之混合氧化物，其中錫含量通常為1.5wt%至16wt%，諸如4wt%至10wt%。IZO係指鋅與銦之混合氧化物，其中鋅含量通常為10wt%至60wt%，諸如15wt%至40wt%。ATO係指錫與銻之混合氧化物，其中銻含量通常為2wt%至15wt%，諸如2wt%至8wt%。TZO係指錫與鋅之混合氧化物，其中錫含量通常為8wt%至70wt%，諸如24wt%至55wt%。當涉及FTO時，其意指通常包括1wt%至3wt%氟之氧化錫。AZO係指通常包括0.2wt%至3wt%，諸如0.5wt%至2wt%之氧化鋁的氧化鋅。GZO係指通常包括0.2wt%至10wt%，諸如2wt%至5wt%之氧化鎵的氧化鋅。視情況摻雜之氧化鎢係指可包括諸如銫之摻雜劑的氧化鎢。摻銫氧化鎢係指Cs_xW_yO_Z，其中0.001

x/y

1，且2.2

z/y

3.0。

在另一實施例中，NIR吸收奈米粒子可為部分氧化金屬奈米粒子。「部分氧化」意指並非所有金屬原子已轉化為其氧化物形式。金屬奈米粒子可基於銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其合金。部分氧化奈米粒子可呈均勻氧化形式，即奈米粒子內之氧化程度為大體上恆定的。或者，部分氧化奈米粒子可具有核殼結構，所述核殼結構具有金屬核心，及至少部分氧化殼層或甚至完全氧化殼層，諸如TCO殼層。

在一個實施例中，NIR吸收奈米粒子為彼此間隔開的。特定言之，NIR吸收奈米粒子可形成離散奈米粒子陣列。術語「間隔開」或「離散」定義為意指不相連，因此各奈米粒子不與相鄰奈米粒子接觸。在特定實施例中，可將NIR吸收奈米粒子組織於一個單個規劃或離散規劃中，以在無機基質內形成至少一個NIR吸收奈米粒子層。

NIR吸收奈米粒子之直徑可為0.2nm至150nm，諸如0.5nm至100nm，或甚至1nm至50nm。NIR吸收奈米粒子之直徑可使用透射電子顯微鏡量測。

在一實施例中，NIR吸收塗層係由含有NIR吸收奈米粒子之無機基質製成。在一實施例中，無機基質可基於氧化物、氮化物或氮氧化物材料，諸如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氮化矽鋯、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈮、氧化鉍、氧化鉛、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅、氧化錫鋅、氧化鎂鋅、氧化鎂或氧化鉬或其組合。在一特定實施例中，無機基質係基於氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鈦、氧化鋅或氧化鈮。

在本申請案中，「含有NIR吸收奈米粒子之無機基質」意指奈米粒子經限制於無機基質內，或至少由無機基質覆蓋。無機基質可由用相同或不同材料製成之一個單層或數層形成。特定言之，NIR吸收奈米粒子可包夾於形成無機基質的兩個層之間。因此，NIR吸收塗層可包括以下NIR吸收結構中之至少一者：[1]如例如圖1中所說明之NIR吸收奈米粒子層及直接位於所述NIR吸收奈米粒子層上之無機上覆層；[2]如例如圖2中所說明之無機下層、直接位於所述無機下層上之NIR吸收奈米粒子層、及直接位於所述NIR吸收奈米粒子層上之上覆層；[3]如例如圖3中所說明之分散於無機囊封層內的NIR吸收奈米粒子；及[4]如例如圖4中所說明之NIR吸收奈米粒子層。

如上文所描述對於無機基質，結構[1]、[2]及[3]之上覆層、下層及囊封層可基於氧化物、氮化物或氮氧化物材料。

結構[1]、[2]、[3]及[4]中之NIR吸收奈米粒子的量可表示為其表面密度。為了獨立於材料之氧化程度，NIR吸收奈米粒子之表面密度表示為NIR吸收奈米粒子中所涉及之金屬原子的表面密度。NIR吸收奈米粒子之表面密度可藉由使用電子微探針(EMP)之微量分析，視情況結合次級離子質譜分析(SIMS)而測定。與由等效表面密度組成之理論連續層的厚度相對應之「等效理論層厚度」可隨後藉由使所量測之表面密度除以NIR吸收奈米粒子材料之密度而推論。使用等效理論層厚度而非表面密度可尤其適用於表徵其中NIR吸收奈米粒子形成一層之結構[1]、[2]及[4]。等效理論層厚度亦可自如將在此後所闡述之製程參數而測定。與NIR吸收奈米粒子之量相對應的等效理論層厚度可為0.5nm至70nm，諸如1nm至50nm或甚至2nm至20nm。

參考圖1至4，功能化基板包括基板10及位於所述基板10上之NIR吸收塗層20。在圖1中，NIR吸收塗層20係由一個結構[1]組成，所述結構[1]包括形成一層之NIR吸收奈米粒子21及直接位於NIR吸收奈米粒子層上之上覆層22。NIR吸收奈米粒子層之等效理論層厚度可為至多150nm，諸如至多100nm或甚至至多50nm，例如0.5nm至20nm或甚至1nm至15nm。上覆層之厚度可為1nm至200nm，例如2nm至100nm，甚至10nm至50nm。結構[1]之物理厚度可為1nm至200nm，例如2nm至100nm，甚至10nm至 50nm。圖2顯示由結構[2]組成之NIR吸收塗層20，所述結構[2]包括下層23、直接在下層23上形成一層之NIR吸收奈米粒子21及直接位於NIR吸收奈米粒子層上之上覆層22。在結構[2]中，下層23及上覆層22可基於相同或不同材料。NIR吸收奈米粒子層之等效理論層厚度可為至多150nm，諸如至多100nm或甚至至多50nm，例如0.5nm至20nm或甚至1nm至15nm。上覆層之厚度可為1nm至200nm，例如2nm至100nm，甚至10nm至50nm。下層之厚度可為1nm至200nm，例如2nm至100nm，甚至10nm至50nm。結構[2]之物理厚度可為2nm至500nm，例如5nm至200nm，甚至10nm至100nm或15nm至50nm。在圖3中，NIR吸收塗層20係由一個結構[3]組成，所述結構[3]包括分散於囊封層24內之NIR吸收奈米粒子21。囊封層以及結構[3]之厚度可為2nm至200nm，例如5nm至100nm，甚至10nm至50nm。圖4顯示由一個結構[4]組成之NIR吸收塗層20，所述結構[4]包括形成一層之NIR吸收奈米粒子21。NIR吸收奈米粒子層之等效理論層厚度可為至多150nm，諸如至多100nm或甚至至多50nm，例如0.5nm至20nm或甚至1nm至15nm。在某些實施例中，例如圖6及圖7中所說明，可進行金屬團簇之氧化直至獲得具有核殼結構之NIR吸收奈米粒子21，所述核殼結構具有金屬核心25及TCO殼層26。此等核殼結構可尤其適用於結構[4]。在一實施例中，NIR吸收奈米粒子21可彼此間隔開(圖6)。在另一實施例中，NIR吸收奈米粒子21可彼此接觸(圖7)。

在某些實施例中，NIR吸收塗層可包括複數個結構，諸如至少2個、至少3個或至少4個結構，以及至多5個、至多7個及甚至至多10個結構，各結構係獨立地選自結構[1]、[2]、[3]及[4]。複數個結構可包括結構[1]、[2]、[3]及[4]之所有組合，諸如至少一個結構[1]、至少一個結構[2]、至少一個結構[3]及至少一個結構[4]之組合，至少一個結構[1]及至少一個結構[2]之組合，至少一個結構[1]及至少一個結構[3]之組合，至少一個結構[1]及至少一個結構[4]之組合，至少一個結構[2]及至少一個結構[3]之組合，至少一個結構[2]及至少一個結構[4]之組合，至少一個結構[3]及至少一個結構[4]之組合或僅相同類型之結構的組合。在一實施例中，複數個結構可包含僅一個結構[4]，其視情況與結構[1]、結構[2]及結構[3]中之至少一者組合，其中結構[4]為NIR吸收塗層之最上層。在一個特定實施例中，NIR吸收塗層可包括複數個結構[1]。因此，NIR吸收塗層可包括第一NIR吸收奈米粒子層、直接位於所述第一NIR吸收奈米粒子層上之第一無機上覆層、直接位於所述第一無機上覆層上之第二NIR吸收奈米粒子層、及直接位於所述第二NIR吸收奈米粒子層上之第二無機上覆層。分別為第一及第二上覆層之第一及第二NIR吸收奈米粒子層可基於相同或不同材料。舉例而言，圖5顯示一種功能化基板，其包括由3個結構[1]組成之NIR吸收塗層20，且因此包括在基板10上形成第一NIR吸收奈米粒子層之NIR吸收奈米粒子21a、直接位於第一NIR吸收奈米粒子層上之第一上覆層22a、直接在第一上覆層22a上形成第二NIR吸收奈米粒子層之NIR吸收奈米粒子21b、直接位於第二NIR吸收奈米粒子層上之第二上覆層22b、直接在第二上覆層22b 上形成第三NIR吸收奈米粒子層之NIR吸收奈米粒子21c及直接位於第三NIR吸收奈米粒子層上之第三上覆層22c。在另一個特定實施例中，NIR吸收塗層可包括複數個結構[2]。在另一特定實施例中，NIR吸收塗層可包括複數個結構[3]。當NIR吸收塗層包括數個相同類型之結構時，所述結構可基於相同或不同材料。在一簡單實施例中，所有相同類型之結構可基於相同材料。在其他實施例中，相同類型之結構可基於不同材料。舉例而言，形成下層、上覆層或囊封層之無機材料可為相似的，而形成NIR吸收奈米粒子之材料可彼此不同，或反之亦然。

NIR吸收塗層之物理厚度當然視此塗層中所涉及之結構[1]、[2]、[3]及[4]的數目而定。舉例而言，NIR吸收塗層之物理厚度可為2nm、5nm或10nm至至多0.5μm或1μm或甚至數微米，諸如2μm或5μm。

基板可為有機或無機的。基板可包含玻璃、玻璃-陶瓷或有機聚合材料。在一實施例中，基板可為透明的，即其根據標準ISO 9050：2003所量測之可見光透射率(VLT)大於80%、較佳大於90%、更佳大於95%；或可為有色的，例如藍色、灰色、綠色或青銅色。玻璃可為矽酸硼玻璃或矽酸鋁玻璃。有機聚合材料可為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚胺基甲酸酯(PU)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、諸如伸乙基四氟乙烯(ETFE)之氟化聚合物或纖維素樹脂。視其性質而定，基板之厚度可為5μm至20mm。玻璃或玻璃-陶瓷基板之厚度可為0.5mm至20 mm，諸如4mm至6mm。在一實施例中，基板可包含以下、由以下組成或基本上由以下組成：由例如PET、PEN、PU、PVB、EVA、ETFE或纖維素樹脂製成，且厚度為5μm至200μm，諸如10μm至100μm之可撓性聚合物基板。

在某些實施例中，用於產生功能化基板之方法可包含：- 提供基板；及- 將NIR吸收奈米粒子沈積於所述基板上。

在其他實施例中，用於產生功能化基板之方法可包含：- 將無機基質沈積於所述基板上。

更確切而言，本發明係關於一種用於產生功能化基板之方法，其包括：- 提供基板；及- 將選自結構[1]、結構[2]、結構[3]及結構[4]之至少一個結構沈積於所述基板上；其中：沈積結構[1]包括：- 將NIR吸收奈米粒子層沈積於所述基板上；及- 將無機上覆層直接沈積於所述NIR吸收奈米粒子層上；沈積結構[2]包括：- 將無機下層沈積於所述基板上；- 將NIR吸收奈米粒子層直接沈積於所述無機下層上；及- 將無機上覆層直接沈積於所述NIR吸收奈米粒子層上；沈積結構[3]包括：- 將NIR吸收奈米粒子及無機囊封層同時沈積於所述基板上；且沈積結構[4]包括：- 將吸收奈米粒子層沈積於所述基板上。

基板、NIR吸收奈米粒子、無機基質、無機上覆層、無機下層及無機囊封層可如上文所描述用於功能化基板。

在一實施例中，NIR吸收奈米粒子及無機基質係藉由磁控濺鍍或反應性磁控濺鍍而沈積。磁控濺鍍為常用於在基板上沈積薄層之沈積方法。磁控濺鍍係指磁場輔助式陰極濺鍍。在反應性磁控濺鍍中，所沈積之材料係由靶材(即陰極)與通常為氧氣、氮氣或其混合物之氣體之間的化學反應而形成。當沈積材料之極薄層時，可出現固體薄層之去濕潤現象。此現象常見於銀及金薄層中。因此，極薄層可不為連續層。特定言之，濺鍍低材料量可導致離散團簇而非連續層之沈積。根據某些實施例，「滲濾臨限值」定義為可獲得離散團簇之濺鍍材料量的界限。濺鍍材料量可推論自製程參數。儘管可能未獲得連續層，但可界定與使用給出濺鍍材料量所獲得之理論連續層的厚度相對應之「等效理論層厚度」。等效理論層厚度係視施加至靶材之能量及基板之運動速度而定。當然，當層為連續層時，等效理論層厚度等於所述層之實際厚度。因此，等效理論層厚度可藉由考慮在沈積NIR奈米粒子期間基板之運動速度及每單位時間所濺鍍之材料量而測定。舉例而言，若在給出濺鍍條件下獲得厚度為10nm之連續層，則非連續層或離散團簇之等效理論層厚度將為5 nm，所述非連續層或分散團簇係在基板之運動速度提高2倍，所有其他參數相同時而獲得。

滲濾臨限值係視將濺鍍之材料而定。給出材料之滲濾臨限值可藉由測試測定。舉例而言，重量比範圍為95：5至80：20之InSn合金的滲濾臨限值與大於150nm之等效理論層厚度相對應。重量比範圍為95：5至60：40之SnSb合金的滲濾臨限值與約8nm之等效理論層厚度相對應。

可藉由以下獲得基於至少部分氧化金屬或合金之NIR吸收奈米粒子：磁控濺鍍，其使用具有與所要奈米粒子相對應之組成的靶材；反應性磁控濺鍍，其在氧氣下使用氧含量比所要奈米粒子低之靶材，通常為金屬靶材；或藉由使用金屬靶材之磁控濺鍍沈積金屬團簇且氧化所述金屬團簇。

在一個實施例中，NIR吸收奈米粒子可直接藉由磁控濺鍍獲得。換言之，可在磁控濺鍍期間直接在一個步驟中達到NIR吸收奈米粒子之所要氧化程度。舉例而言，TCO奈米粒子可藉由使用具有相應組成之靶材，視情況在氧氣下使用反應性磁控濺鍍而直接獲得。此實施例尤其適於沈積結構[3]。更確切而言，結構[3]可藉由使用金屬及/或氧化物靶材之組合的共濺鍍而沈積，一種靶材提供用於NIR吸收奈米粒子之材料，且另一種靶材提供用於囊封層之材料，因此NIR吸收奈米粒子及囊封層同時沈積。舉例而言，可使用用於沈積NIR吸收奈米粒子之金屬靶材與用於沈積囊封層之氧化物靶材的組合。用於NIR吸收奈米粒子之材料及用於囊封層之材料可為不可混溶的，以獲得囊封層內之NIR吸收奈米粒子的相分離。在另一實施例中，沈積NIR吸收奈米粒子可包含：- 沈積金屬團簇；及- 氧化所述金屬團簇，以獲得NIR吸收奈米粒子。

在此，表述「金屬團簇」亦可包含部分氧化金屬團簇。

此實施例尤其適於沈積結構[1]、[2]及[4]。當無機上覆層基於諸如氧化矽之氧化物材料時，金屬團簇之氧化可在無機上覆層之沈積期間出現，其中氧存在於反應性電漿中。當無機層非基於氧化物材料時，或當NIR吸收奈米粒子之所要氧化程度無法經由沈積無機上覆層所提供之氧化而達到時，可對金屬團簇進行額外氧化步驟。因此，沈積結構[1]可包含：- 將金屬團簇層沈積於基板上；- 視情況氧化金屬團簇層；及- 將無機上覆層直接沈積於所述金屬團簇層或氧化金屬團簇層上。

類似地，沈積結構[2]可包含：- 將無機下層沈積於基板上；- 將金屬團簇層直接沈積於所述下層上；- 視情況氧化金屬團簇層；及- 將無機上覆層直接沈積於所述金屬團簇層或氧化金屬團簇層上。

沈積結構[4]可包含：- 將金屬團簇層沈積於基板上；及- 氧化金屬團簇層。

可在沈積無機上覆層前進行金屬團簇之氧化。在某些實施例中，金屬團簇之氧化可在沈積無機上覆層前藉由僅僅使金屬團簇層與引入至沈積腔室中之含氧氣體接觸來進行。在其他實施例中，金屬團簇之氧化可在沈積無機上覆層前藉由在含氧氣體下對金屬團簇層進行熱處理來進行。含氧氣體可為氧氣、氧氣與氮氣之混合物、或氧氣與諸如氬氣之惰性氣體的混合物。所述混合物可允許金屬團簇之氧化的較佳控制。在其他實施例中，金屬團簇之氧化可在沈積無機上覆層前藉由對金屬團簇層進行氧化性電漿處理來進行。當然可使用以上氧化金屬團簇之實施例的任何組合。舉例而言，金屬團簇之氧化可在沈積無機上覆層前藉由在含氧氣體下對金屬團簇層進行熱處理且對其進行氧化性電漿處理來進行。在某些實施例中，可進行金屬團簇之氧化直至獲得基於TCO之NIR吸收奈米粒子。在某些其他實施例中，如先前所論述及如例如圖6及圖7中所說明，可進行金屬團簇之氧化直至獲得具有核殼結構之NIR吸收奈米粒子21，所述核殼結構具有金屬核心25及TCO殼層26。

用於製造功能化基板之方法可進一步包含退火步驟。退火步驟可提高NIR吸收奈米粒子之氧化程度。退火溫度可為50℃至800℃，諸如80℃至500℃，甚至100℃至400℃。當基板由聚合材料製成時，退火步驟可在低溫下進行，諸如不超過300℃、不超過200℃、不超過150℃、或甚至不超過120℃。當基板由諸如玻璃或玻璃-陶瓷之無機材料製成時，退火步驟可在較高溫度下進行，諸如大於200℃、大於500℃、或甚至大於600℃。退火步驟之持續時間視溫度而定。實際上，視NIR吸收奈米粒子之材料而定，奈米粒子之NIR吸收特性可受過度氧化影響。退火步驟之持續時間將視溫度而定。通常，溫度愈高，退火步驟愈短。舉例而言，對於100℃至400℃之溫度，退火步驟之持續時間可為5分鐘至4小時，諸如10分鐘至3小時，或甚至0.5小時至2小時。退火步驟可在沈積無機基質後進行。

在另一態樣中，本發明係關於一種窗膜，其包含上文所描述之功能化基板。在此情況下，基板為由例如PET、PEN、PU、PVB、EVA、ETFE或纖維素樹脂製成之可撓性聚合物基板。可撓性聚合物基板可具有硬質塗層。硬質塗層可置於基板之下表面上，即與NIR吸收塗層相對之表面。硬質塗層可基於分散於諸如丙烯酸酯樹脂之樹脂中的二氧化矽奈米粒子。

窗膜可包含其他功能層，例如光學層或IR反射層，諸如銀層。在某些實施例中，窗膜可不含任何銀層，或甚至不含任何金屬層。

對立可撓性聚合物基板可諸如經由黏合層置於功能化基板上，即置於距離可撓性聚合物基板最遠之層上。對立可撓性聚合物基板可由與可撓性聚合物基板相似或不同之材料製成，例如PET、PEN、PU、PVB、EVA、ETFE或纖維素樹脂。

在某些實施例中，用於改良窗用玻璃，諸如建築窗用玻璃或車輛窗用玻璃之太陽能控制的方法可包含以下步驟：提供如本文所描述之窗膜；及將紅外線反射膜沈積於窗用玻璃之表面上。可將窗膜沈積於窗用玻璃上，同時可撓性聚合物基板距離窗用玻璃最遠。

在某些實施例中，用於製造窗用玻璃之方法可包含將窗膜置於窗用玻璃之表面上的步驟。本發明之膜可層壓於窗用玻璃上且經由諸如PSA層之黏合層黏合於窗用玻璃上。窗膜可層壓於窗用玻璃之表面上，同時可撓性聚合物基板距離窗用玻璃最遠。

現將用以下非限制性實例來說明本發明之功能化基板之實施例。

實例

製備一種功能化基板，其具有由含有基於ITO之奈米粒子的SiO₂基質形成之NIR吸收塗層。首先藉由磁控濺鍍將與10nm等效理論層厚度相對應之InSn金屬團簇層沈積於PET基板上。隨後在0.25m/min之速度下，對上面含有InSn金屬團簇之基板進行氧化性電漿處理(1500標準立方公分/分鐘(sccm)O₂及50sccm Ar)。隨後藉由磁控濺鍍將40nm厚SiO₂層沈積於氧化InSn團簇上。最後，使經塗佈之基板在環境空氣下在300℃下退火1小時30分鐘。

表1顯示針對各類型層之磁控濺鍍沈積之操作條件。

根據ISO 9050：2003量測之由此獲得的功能化基板之能量吸收，亦稱為太陽能直接吸光度達到30%。

許多不同態樣及實施例均為可能的。一些彼等態樣及實施例描述於下文中。在閱讀本說明書後，熟習此項技術者應瞭解，彼等態樣及實施例僅為說明性的且不限制本發明之範疇。示例性實施例可與如下所列實施例中之任何一或多者一致。

實施例1. 一種功能化基板，其包括基板(10)及近紅外線吸收塗層(20)，其中所述近紅外線吸收塗層(20)包括近紅外線吸收奈米粒子(21)，所述近紅外線吸收奈米粒子(21)包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物。

實施例2. 如實施例1所述的功能化基板，其中所述近紅外線吸收奈米粒子(21)包括透明導電氧化物。

實施例3. 如實施例1或2中任一例所述的功能化基板，其中近紅外線吸收奈米粒子(21)具有核殼結構，所述核殼結構具有金屬核心及至少部分氧化殼層。

實施例4. 如實施例1至3中任一例所述的功能化基板，其中透明導電氧化物係選自氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化銻錫、氧化錫鋅、摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅、或視情況摻雜之氧化鎢。

實施例5. 如實施例1至4中任一例所述的功能化基板，其中近紅外線吸收奈米粒子(21)之直徑為0.2nm至150nm。

實施例6. 如實施例1至5中任一例所述的功能化基板，其中近紅外線吸收奈米粒子(21)為彼此間隔開的。

實施例7. 如實施例1至6中任一例所述的功能化基板，其中近紅外線吸收塗層(20)包括以下NIR吸收結構中之至少一者： [1]近紅外線吸收奈米粒子(21)層及直接位於所述近紅外線吸收奈米粒子(21)層上之無機上覆層(22)；[2]無機下層(23)、直接位於所述無機下層(23)上之近紅外線吸收奈米粒子(21)層、及直接位於所述近紅外線吸收奈米粒子(21)層上之上覆層(22)；[3]分散於無機囊封層(24)內之近紅外線吸收奈米粒子(21)；及[4]近紅外線吸收奈米粒子(21)層，其中近紅外線吸收奈米粒子(21)具有核殼結構。

實施例8. 如實施例1至7中任一例所述的功能化基板，其中所述近紅外線吸收塗層(20)進一步包括基於氧化物、氮化物或氮氧化物材料之無機基質(22、23、24)。

實施例9. 一種用於製造功能化基板之方法，其包括：- 提供基板(10)；及- 藉由磁控濺鍍將近紅外線吸收奈米粒子(21)沈積於所述基板(10)上。

實施例10. 如實施例9所述的方法，其中沈積近紅外線吸收奈米粒子進一步包括：- 將至少一種選自結構[1]、結構[2]、結構[3]及結構[4]之結構沈積於所述基板(10)上；其中：沈積結構[1]包括：- 將近紅外線吸收奈米粒子(21)層沈積於所述基板(10)上；及 - 將無機上覆層(22)直接沈積於所述近紅外線吸收奈米粒子(21)層上；沈積結構[2]包括：- 將無機下層(23)沈積於所述基板(10)上；- 將近紅外線吸收奈米粒子(21)層直接沈積於所述無機下層(23)上；及- 將無機上覆層(22)直接沈積於所述近紅外線吸收奈米粒子(21)層上；沈積結構[3]包括：- 將近紅外線吸收奈米粒子(21)及無機囊封層(24)同時沈積於所述基板(10)上；且沈積結構[4]包括：- 將近紅外線吸收奈米粒子(21)層沈積於所述基板(10)上。

實施例11. 如實施例9或10所述的方法，其中沈積近紅外線吸收奈米粒子(21)包括：- 沈積金屬團簇；及- 氧化所述金屬團簇以獲得近紅外線吸收奈米粒子(21)。

實施例12. 如實施例11所述的方法，其中所述金屬團簇係基於銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其合金。

實施例13. 如實施例9至12中任一例所述的方法，其中所述方法進一步包括退火步驟。

實施例14. 一種窗膜，其包括如實施例1至8中任一例所述的功能化基板，其中基板為可撓性聚合物基板。

實施例15. 一種窗用玻璃，其包括如實施例14 所述的窗膜。

應注意，並非所有在以上一般描述或實例中所描述之活動均為需要的，一特定活動之一部分可能為不需要的，且可進行除所描述之彼等活動外的一或多種其他活動。再此外，活動之列出次序不必為其進行之次序。

為清晰起見，在單獨實施例之上下文中在此描述的某些特徵亦可以組合形式提供於單個實施例中。相反地，為簡潔起見，在單個實施例之上下文中所描述的各種特徵亦可單獨地或以任何子組合形式提供。此外，對以範圍形式陳述之值的提及包含所述範圍內的每一值。

上文已就特定實施例描述了效益、其他優點及問題的解決方案。然而，效益、優點、問題的解決方案以及可使任何效益、優點或解決方案出現或變得更加明顯之任何特徵不應解釋為任何或所有申請專利範圍的關鍵、所需或基本特徵。

本文中所描述之實施例的詳述及說明意欲提供對各種實施例之結構的一般理解。詳述及說明並不意欲用於詳盡及全面地描述使用本文中所描述之結構或方法的設備及系統的所有元件及特徵。單獨實施例亦可以組合形式提供於單個實施例中，且相反地，為簡潔起見，在單個實施例之上下文中所描述的各種特徵亦可單獨地或以任何子組合形式提供。此外，對以範圍形式陳述之值的提及包含所述範圍內的每一值。僅在閱讀本說明書後，熟習此項技術者可明白許多其他實施例。可使用其他實施例且其他實施例可衍生自本發明，使得在不脫離本發明之範疇的情況下，可進行結構取代、邏輯取代或另一改變。因此，本發明應被視為說明性而非限定性的。

10‧‧‧基板

20‧‧‧近紅外線吸收塗層/NIR吸收塗層

21‧‧‧近紅外線吸收奈米粒子/NIR吸收奈米粒子

22‧‧‧無機上覆層/無機基質

Claims

一種功能化基板，其包括基板及近紅外線吸收塗層，其中所述近紅外線吸收塗層包括近紅外線吸收奈米粒子，所述近紅外線吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物，且其中所述近紅外線吸收奈米粒子具有核殼結構，所述核殼結構具有金屬核心及至少部分氧化殼層。
一種功能化基板，其包括基板及近紅外線吸收塗層，其中所述近紅外線吸收塗層包括近紅外線吸收奈米粒子，所述近紅外線吸收奈米粒子包括銦、錫、鋅、銻、鋁、鎢或其混合物，且其中所述近紅外線吸收奈米粒子係分散於無機囊封層內。
如申請專利範圍第1或2項所述的功能化基板，其中所述近紅外線吸收奈米粒子包括選自由以下組成之群的透明導電氧化物：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化銻錫、氧化錫鋅、摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅、及視情況摻雜之氧化鎢。
如申請專利範圍第3項所述的功能化基板，其中所述透明導電氧化物為氧化銦錫。
如申請專利範圍第1或2項所述的功能化基板，其中所述近紅外線吸收奈米粒子之直徑為0.2nm至150nm。