[发明专利]具有眩光控制的波长选择应用薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及光学器件，像太阳能控制的窗薄膜，它具有低可见光透射率和低可见光反射率，并涉及制作上述器件的方法。

背景技术

为了降低因日光产生的眩光或热负荷。在窗上施加了染色的和真空镀膜的塑料薄膜。为了减少眩光必须控制波长在400纳米和700纳米之间的可见光的透射率(T_VIS)。要减少热负荷，就要阻拦太阳光谱(就是说，在400纳米到2100纳米的波长范围)中可见光部分或近红外(NIR)部分的太阳光透射率(T_SOL)。

染色薄膜主要通过吸收把可见光的透射率T_VIS控制到任一所要的水准，从而极好地减小眩光。但是，一般来说，染色薄膜并不阻拦近红外太阳能，从而不能完全有效地作为阳光控制薄膜。染色薄膜的另一个缺点是，它们往往随着阳光的曝晒而褪色。另外，当薄膜着上多重染料时，染料往往以不同的速率褪色，在薄膜的整个寿命中造成了不希望有的颜色变化。

其他已知的窗薄膜是用诸如不锈钢、铬镍铁合金、蒙乃尔镍铜金属、铬，或镍铬合金等灰金属真空沉积制成的。此沉积得到灰金属薄膜在太阳光谱的可见和近红外部分提供大约相同的透射度。所以，在阳光控制方面，灰金属薄膜相对染色薄膜是一个改进。灰金属薄膜在曝露于日光、氧气、和/或潮气后相对稳定，并且在那些情况下，一般不会检测出由于氧化、色变而导致镀层透射率的增加。在加于清净的浮法玻璃后，灰金属阻拦光透射，阳光的反射量和吸收量大致相等。

诸如银、铝和铜等真空沉积膜层主要靠反射来控制太阳辐射，并由于可见光反射率(R_VIS)很高，仅能用于有限的几个应用。

从惯例上来说，最佳的降低眩光的镀膜是溅射不锈钢、铬、或镍之类的灰金属。图1中的曲线是溅射的镍铬镀层的透射光谱10，它是为可见光谱的中心透射约50％的光而设计的。此镍铬薄膜被粘贴在3.2毫米厚的浮法玻璃板上。可以看到，能量的透射率在太阳光谱的可见光部分(400纳米-700纳米)和近红外(700纳米-2100纳米)部分都受到控制。由于玻璃中存在氧化铁，所以观察到轻微程度的波长选择性。

在图2的曲线中，示出了各种不同厚度的单层和双层镍铬膜层的可见光反射率R_VIS，它们是相应的可见光透射率T_VIS的函数。图2中曲线的数据可在表1中找到。在这里，双层镍铬薄膜涉及到一种结构，在这种结构中使用了两层在光学上隔离开的溅射镀层。这两层镀层彼此由一个相对厚的(就是说，大于2微米)诸如层压粘合剂的薄层所隔开。参考图2，镍铬膜层的厚度从左到右减小，而且可以看到随着镍铬膜层变薄，可见光的反射率R_VIS减小而可见光的透射率T_VIS增加。在单层和双层镍铬薄膜之间的比较中得出，对于同一T_VIS，镍铬双膜层具有明显减小的R_VIS。例如，在T_VIS为20％时单层镍铬镀膜具有24％的R_VIS，而双层镍铬镀膜具有13％的R_VIS。当镍铬膜层变薄时，两种薄膜的R_VIS会聚在一点。

由具有单层和双层镍铬膜层薄膜获得的阳光拒光率(rejection)程度于图3的曲线中作了比较。阳光拒光率被定义为：

阳光拒光率％=阳光反射率+(0.73×阳光吸收率)。

在本领域中，阳光拒光率往往是按照美国材料试验标准(ASTM)的E424B方法来计算的。所能看出的低透射率单层镍铬镀膜相对于双镍铬等价物具有略好的阳光拒光率是由于阳光反射率的差异。

在颁发给杨的美国专利第5,513,040号的题为“具有低可见光透射率和低可光反射率的光学器件”一文中，披露了采用镍铬双膜层的一种低可见透射率T_VIS和低可见光反射率R_VIS的薄膜。杨披露了一种具有二层或更多层透明衬底的阳光控制薄膜，每层衬底支承了一层薄的、透明的、突变的、不相干的金属薄膜，具有低R_VIS和一定的可见光阻拦能力。这些衬底被装配和层叠成一复合材料，使得各金属薄膜的可见光阻拦能力被有效地组合起来，从而提供一种具有低可见光透射率T_VIS的复合材料。参考图4，杨具体地描述了一种粘结于玻璃窗20的薄膜，自上而下依次包含有压敏粘合层22、聚乙烯对苯二酸盐膜层24、镍铬膜层26、粘合层28、镍铬膜层30、聚乙烯对苯二酸盐膜层32、以及硬质镀膜34。