(57)【要約】【課題】サーモクロミック特性を失うことなく熱加工された基板を有するサーモクロミックウィンドウ及びその製造方法を提供する。【解決手段】フレキシブル基板と；前記フレキシブル基板上に形成されたサーモクロミック薄膜と；及び前記サーモクロミック薄膜上に接着された熱加工された基板とを含むことを特徴とするサーモクロミックウィンドウ。【選択図】図３
2014218426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板と;
前記フレキシブル基板上に形成されたサーモクロミック薄膜と；及び
前記サーモクロミック薄膜上に接着された熱加工された基板とを含むことを特徴とするサーモクロミックウィンドウ。
【請求項２】
前記熱加工された基板は、強化ガラス、半強化ガラス、及び曲げ成形されたガラスのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項３】
前記サーモクロミック薄膜と熱加工された基板とは、接着剤または接合フィルムによって接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項４】
前記サーモクロミック薄膜は、二酸化バナジウムを含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項５】
前記サーモクロミック薄膜の上面及び下面のうちの少なくとも一方の面に形成される反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項６】
前記反射防止膜は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、及びＺｒのうちのいずれか一つの酸化物またはＳｉの窒化物からなることを特徴とする請求項５に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項７】
前記サーモクロミック薄膜は、ドーパントがドープされたサーモクロミック物質からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項８】
前記ドーパントは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、及びＮｉのうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項７に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【請求項９】
前記フレキシブル基板は、フレキシブルガラスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のサーモクロミックウィンドウ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモクロミックウィンドウ及びその製造方法に係り、より詳しくは、温度に応じて太陽光の透過率が調節されるサーモクロミックウィンドウ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、石油等の化学エネルギー源の価格が急騰するとともに、新たなエネルギー源の開発の必要性が大きくなっている。また、これに劣らず、省エネルギー技術の重要性も増大している。実際に、一般家庭のエネルギー消費量のうち６０％以上は、冷・暖房費として使用される。特に、一般住宅および建物において、窓を介して消費されるエネルギーは２４％に達する。
【０００３】
これにより、窓の基本機能である建物の美観および眺望の特性を維持しつつ、かつ窓の気密および断熱特性を高めて、窓を介して消費されるエネルギーを減らすための多様な努力がなされており、その代表として、窓の大きさを調節する方法から高断熱窓を設置する方法等が実施されている。
【０００４】
高断熱窓の種類には、複層ガラスにアルゴン（Ａｒ）ガス等を注入して熱交換現象を防ぐアルゴンガス注入複層窓や、複層ガラスの間を真空状態にする真空窓、ローイー（Ｌｏｗ−Ｅ）ウィンドウ等がある。この他にも、熱的特性を有する層をガラスにコートして、太陽光を通じたエネルギーの流入を調節するウィンドウ等が研究されている。
【０００５】
特に、ローイーウィンドウは、ガラス表面に金属または金属酸化物を薄くコートして、ウィンドウを介して入ってくる可視光線の大部分を中に透過させて室内を明るく維持できるようにし、赤外領領域の輻射線は効果的に遮断して、冬場には建物内で発生した暖房熱が外に出ていかないように遮断し、夏場には建物外の熱気を遮断して冷・暖房費を減らす効果がある。しかし、可視光線以外の波長に対しては反射をする特性により、特に、冬場に太陽から放出される赤外線部分を室内に流入させることができず、季節（温度）に応じて太陽光の透過率が調節されないという短所を有している。
【０００６】
そこで、サーモクロミック（ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ）特性を持つ物質をガラス上にコートして、ガラスがある一定の温度以上になると、可視光線は入ってくるが近赤外線および赤外線は遮断して、室内温度が上昇しないようにすることで冷・暖房エネルギー効率を向上させることができるサーモクロミックウィンドウに関する多様な技術が開発されている。
【０００７】
特に、相転移温度が６８℃と比較的実用可能な温度に近く、且つ光学定数（ｎ、ｋ）値の変化が大きいため透過率の制御が容易な二酸化バナジウム（ＶＯ２）をガラスにコートしたサーモクロミックウィンドウに関して多様な研究が進められている。
【０００８】
図１は、従来技術に従いガラス基板の片面に二酸化バナジウム薄膜をコートしたサーモクロミックウィンドウの相転移の前と後における温度に応じた太陽光の透過率の変化を示すグラフである。
【０００９】
図１に示すように、二酸化バナジウムをガラス基板にコートすることで、相転移の前（３０℃）と相転移の後（９０℃）における太陽光の透過率、特に近赤外線領域での透過率が変わることが分かり、これによって建物などの冷・暖房エネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
一方、建築向けガラスの場合は強化または半強化ガラスが使用され、自動車向けガラスの場合は自動車の流線形に合わせて曲げ成形されたガラスが使用される。
サーモクロミックウィンドウをこのような建築向けまたは自動車向けガラスに使用するためには、サーモクロミックウィンドウを強化または半強化したり、曲げ成形したりするための後熱処理工程が必ず必要になる。
【００１１】
しかしながら、コーティングガラスの特性上、大気中で７００℃前後の後熱処理工程を施すとその特性が変質する場合が多く、それは、サーモクロミックコーティングでも同様に生じる。すなわち、サーモクロミック物質が基板上にコートされたサーモクロミックウィンドウを高温加工すると、サーモクロミックコーティング膜が劣化することで、サーモクロミック機能が失われるだけではなく、変色、ピンホール、ヘイズ、割れ、映像歪みなどの不良が発生するようになる。図２は、サーモクロミックウィンドウの後熱処理による劣化を概念的に示す概念図である。
【００１２】
このような問題を解決するために、サーモクロミック薄膜の上・下部に酸化膜、窒化膜、または金属膜などを積層し、サーモクロミック薄膜が高温熱加工されても特性を保持できるようにする方法が用いられる場合があるが、このような方法では、高温熱加工の条件に好適な材料の選定、積層膜の膜厚の調節などを極めて細かく制御しなければならないという不具合を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０-２００８-００４０４３９号（２００８.０５.０８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、サーモクロミック特性を失うことなく熱加工された基板を有するサーモクロミックウィンドウ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このために、本発明は、フレキシブル基板と；前記フレキシブル基板上に形成されたサーモクロミック薄膜と；及び前記サーモクロミック薄膜上に接着された熱加工された基板とを含むことを特徴とするサーモクロミックウィンドウを提供する。
ここで、前記熱加工された基板は、強化ガラス、半強化ガラス、及び曲げ成形されたガラスのうちのいずれか一つであってよい。
そして、前記サーモクロミック薄膜と熱加工された基板とは、接着剤または接合フィルムによって接合されていてよい。
また、前記サーモクロミック薄膜は、二酸化バナジウムを含んでなるものであってよい。
そして、前記サーモクロミックウィンドウは、前記サーモクロミック薄膜の上面及び下面のうちのいずれか一方の面に形成される反射防止膜をさらに含んでいてよい。
ここで、前記反射防止膜は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、及びＺｒのうちのいずれか一つの酸化物またはＳｉの窒化物からなるものであってよい。
また、前記サーモクロミック薄膜は、ドーパントがドープされたサーモクロミック物質からなるものであってよい。
ここで、前記ドーパントは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、及びＮｉのうちの少なくともいずれか一つであってよい。
そして、前記フレキシブル基板は、フレキシブルガラスであってよい。
また、本発明は、熱加工された基板及びサーモクロミック薄膜が形成されたフレキシブル基板を準備する段階；及び前記熱加工された基板を前記サーモクロミック薄膜に接合する段階を含むことを特徴とするサーモクロミックウィンドウの製造方法を提供する。
ここで、前記サーモクロミック薄膜と熱加工された基板とは、接着剤または接合フィルムによって接合されていてよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、強化、半強化、曲げ成形などのために熱加工が必要な基板の熱加工とサーモクロミック薄膜形成とを別途の工程にて行った後、これにより得られたものを互いに接合させることで、サーモクロミック特性を失うことなく熱加工された基板を有するサーモクロミックウィンドウを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、従来技術に従いガラス基板の片面に二酸化バナジウム薄膜をコートしたサーモクロミックウィンドウの相転移の前と後における温度に応じた太陽光の透過率の変化を示すグラフである。
【図２】図２は、サーモクロミックウィンドウの後熱処理による劣化を概念的に示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係るサーモクロミックウィンドウの概念的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例に係るサーモクロミックウィンドウ及びその製造方法について詳しく説明する。
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略することにする。
【００１９】
図３は、本発明の一実施例に係るサーモクロミックウィンドウの概念的な断面図である。
図３に示すように、本発明の一実施例に係るサーモクロミックウィンドウは、フレキシブル基板１００と、サーモクロミック薄膜２００、及び熱加工された基板３００とを含んでなるものであってよい。
【００２０】
フレキシブル基板１００は、サーモクロミック薄膜２００がコートされる基材であって曲げられるという特性を持つ。
フレキシブル基板１００は、サーモクロミック薄膜２００の形成のための高温工程（一般にサーモクロミック薄膜が二酸化バナジウムからなる場合、２５０℃以上）に耐えられる必要があるため、ＰＥＴ、ＰＶＡ、ＰＩなどのポリマー系の材質は適当なものではなく、フレキシブルガラスが好ましい。
【００２１】
フレキシブルガラスは、薄膜であるため割れることなく曲げることができる。このようなフレキシブルガラスとしては、約０．１ｍｍの厚さを有するコーニング社製のウィロー・ガラス（Ｗｉｌｌｏｗ  Ｇｌａｓｓ）を用いていてよい。
【００２２】
サーモクロミック薄膜２００が前記フレキシブル基板１００上にコートされることで、後で熱加工された基板３００との接合の際に該熱加工された基板３００の形態に制約を受けなくて済む。
サーモクロミック薄膜２００はフレキシブル基板１００上に形成される。
【００２３】
サーモクロミック薄膜２００は、サーモクロミック物質をフレキシブル基板１００上にスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）コートすることで形成されていてよい。サーモクロミック物質は、特定の温度（相転移温度）で相転移するサーモクロミック現象によって結晶構造が変わって物理的性質（電気伝導度、赤外線透過率など）が急変する物質であって、相転移の前と後において太陽光、特に、近赤外線の透過率ないし反射率が変化する特性を持つ。これにより、サーモクロミック薄膜２００は気温の高い夏季には赤外線を遮断することで熱エネルギーの流入を阻止して冷房負荷を低減させ、気温の低い冬季には赤外線を透過させることで暖房負荷を低減させることができる。
【００２４】
サーモクロミック物質は、二酸化バナジウム（ＶＯ２）、酸化チタン（III）（Ｔｉ２Ｏ３）、酸化ニオブ（ＮｂＯ２）、及び硫化ニッケル（ＮｉＳ）のうちのいずれか一つの物質を含んでなるものであってよい。好ましくは、サーモクロミック物質は、二酸化バナジウムであってよい。
【００２５】
また、サーモクロミック薄膜２００は、ドーパントがドープされたサーモクロミック物質からなるものであってよい。
サーモクロミック物質にドーパントをドープすることで、サーモクロミック物質の相転移温度を制御することができ、一般に、ドーパントのドーピング比（ｄｏｐｉｎｇ  ｒａｔｉｏｎ）が高いほどサーモクロミック物質の相転移温度は低くなる。
ドープされるドーパントは、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、及びＮｉのうちの少なくともいずれか一つであってよい。
【００２６】
熱加工された基板３００は、サーモクロミック薄膜２００上に接着される。
熱加工された基板は、熱処理によって強化または半強化されたガラス、または流線形に曲げ成形されたガラスであってよい。
【００２７】
熱加工された基板３００は、接着剤によってサーモクロミック薄膜２００と接合されていてよく、またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などのような接合フィルムによってサーモクロミック薄膜に接合されていてよい。
【００２８】
また、本発明の一実施例に係るサーモクロミックウィンドウは、サーモクロミック薄膜２００の上面及び下面のうちの少なくとも一方の面に形成される反射防止膜（図示せず）をさらに含んでいてよい。
【００２９】
反射防止膜（図示せず）は、サーモクロミックウィンドウに入射する可視光の反射を低減してサーモクロミックウィンドウの可視光透過率を向上させる。
【００３０】
このような反射防止膜（図示せず）は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｓｎ、及びＺｒのうちのいずれか一つの酸化物またはＳｉの窒化物からなるものであってよい。
【００３１】
一方、サーモクロミックウィンドウの下面に形成される反射防止膜（図示せず）は、フレキシブル基板１００中のイオンがサーモクロミック薄膜２００へと拡散することを防止する拡散障壁（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ）の役割を果たすことができる。一般に、サーモクロミック薄膜２００を形成する工程は高温で行われ、このとき、フレキシブル基板１００上にサーモクロミック薄膜２００を直接コートすると、フレキシブル基板１００中のイオンがコートされるサーモクロミック薄膜２００へと拡散していき、サーモクロミック薄膜２００がサーモクロミック特性を失うことがある。特に、フレキシブル基板１００がソーダライム系ガラスの場合、ガラス中のナトリウム（Ｎａ）イオンがサーモクロミック薄膜へとナトリウム拡散（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）するようになる。これに対し、フレキシブル基板１００とサーモクロミック薄膜２００との間に形成された反射防止膜（図示せず）がフレキシブル基板１００中のイオンのサーモクロミック薄膜２００への拡散を遮断することで、サーモクロミック薄膜２００がサーモクロミック特性を失うようになることを防止することができる。
【００３２】
上述したサーモクロミックウィンドウは、熱加工された基板３００及びサーモクロミック薄膜２００が形成されたフレキシブル基板１００を準備した後、熱加工された基板３００をサーモクロミック薄膜２００に接合することで製造されていてよい。
【００３３】
すなわち、強化、半強化、曲げ成形などのために熱加工が必要な基板の熱加工とサーモクロミック薄膜形成とを別途の工程にて行った後、これにより得られたものを互いに接合させることで、サーモクロミックウィンドウを製造することができる。
【００３４】
このようにしてサーモクロミックウィンドウを製造することで、サーモクロミック特性を失うことなく熱加工された基板を有するサーモクロミックウィンドウを製造することができる。
【００３５】
具体的に、サーモクロミック薄膜が形成されたフレキシブル基板は、直接熱加工工程に露出することなく、実際に強化、半強化、曲げ成形などの熱加工が必要になる建築向け、自動車向け基板のみを別途に熱加工した後、該熱加工された基板にサーモクロミック薄膜を接合させることで、熱加工された基板を有するサーモクロミックウィンドウを製造することができる。
【００３６】
表１は、従来のサーモクロミックウィンドウと本発明の一実施例に係るサーモクロミックウィンドウの熱処理前後の可視光透過率を示す表である。
【表１】
2014218426.tif 000003
【００３７】
表１の比較例及び実施例で用いられたガラス（Ｇｌａｓｓ）はソーダライム系ガラスであって、実施例で用いられたフレキシブル基板はコーニン社製のウィロー（Willow）・ガラスである。
比較例１、２、３における熱処理後の可視光透過率は、積層膜の全体を熱処理した後に測定した可視光透過率であり、実施例１、２における熱処理後の可視光透過率はガラスのみを熱処理した後に測定した可視光透過率である。なお、熱処理は、大気雰囲気下、７００℃の温度で１０分間施した。
比較例１を見ると、積層膜の熱処理の前後における可視光透過率の増大が著しいことが分かる。これは二酸化バナジウムが酸化したことを意味し、このことから、二酸化バナジウムのサーモクロミック特性が失われたことが分かる。比較例２を見ると、二酸化バナジウムを保護するために二酸化バナジウム薄膜の上・下部にＴｉＯ２薄膜を形成しても二酸化バナジウムが酸化することが分かる。比較例３の積層膜は二酸化バナジウムが酸化することを防止するために二酸化バナジウム薄膜の上・下部にＮｉＣｒ薄膜を形成した。これによると、熱処理によって二酸化バナジウムが酸化することをある程度は抑制できるものの、その構造が複雑になるという短所を持つ。
一方、実施例１及び２を見ると、二酸化バナジウムの酸化がほとんど生じていないことが分かる。これは、二酸化バナジウムが直接的に熱処理に露出していなかったからである。
【００３８】
以上のように本発明を限定された実施例と図面に基づいて説明してきたが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、かかる記載から種々の修正や変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は説明された実施例に局限されて決められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１００  フレキシブル基板         
２００  サーモクロミック薄膜
３００  熱加工された基板
【図１】
2014218426.tif 000004
【図３】
2014218426.tif 000005
【図２】
2014218426.tif 000006