JPH0444721B2 - - Google Patents
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- JPH0444721B2 JPH0444721B2 JP59254590A JP25459084A JPH0444721B2 JP H0444721 B2 JPH0444721 B2 JP H0444721B2 JP 59254590 A JP59254590 A JP 59254590A JP 25459084 A JP25459084 A JP 25459084A JP H0444721 B2 JPH0444721 B2 JP H0444721B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc oxide
- transparent
- film
- aluminum
- thin film
- Prior art date
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- Optical Filters (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は紫外線及び赤外線透過阻止用透明材
料、特に、窓やシヨーウインド等の構造用透明材
料として有用な紫外線及び赤外線阻止用透明材料
に関する。
料、特に、窓やシヨーウインド等の構造用透明材
料として有用な紫外線及び赤外線阻止用透明材料
に関する。
(従来の技術)
一般に、家屋やビル等の建築物あるいは自動
車、航空機、電車等の交通機関の窓、又はシヨー
ウイドなどに使用される構造用透明材料として
は、ガラスその他の透明材料が使用されている
が、この種の透明材料は、近紫外域から約4μmの
近赤外域までの電磁波を透過させ、赤外線を殆ど
吸収する性質を持つている。
車、航空機、電車等の交通機関の窓、又はシヨー
ウイドなどに使用される構造用透明材料として
は、ガラスその他の透明材料が使用されている
が、この種の透明材料は、近紫外域から約4μmの
近赤外域までの電磁波を透過させ、赤外線を殆ど
吸収する性質を持つている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、この種の透明材料は紫外線を透
過させるため物体に退色を生じさせ、シヨーウイ
ンドウ内の商品や車内のシートカバー等の価値を
急速に低下させる一方、赤外線の透過や吸収によ
り発熱や温度上昇を引き起こし、炎天下の車内の
温度上昇やビル等の夏季の冷房効果の低下など建
築物設計上の重大な問題となつている。従つて、
これらの問題を解決するには、太陽光の紫外域お
よび赤外域の光線を阻止し、可視光域の光線のみ
を透過する特性をもつものが理想であるが、これ
を現在汎用されている窓用ガラスやプラスチツク
等の透明材料で実現することは不可能である。
過させるため物体に退色を生じさせ、シヨーウイ
ンドウ内の商品や車内のシートカバー等の価値を
急速に低下させる一方、赤外線の透過や吸収によ
り発熱や温度上昇を引き起こし、炎天下の車内の
温度上昇やビル等の夏季の冷房効果の低下など建
築物設計上の重大な問題となつている。従つて、
これらの問題を解決するには、太陽光の紫外域お
よび赤外域の光線を阻止し、可視光域の光線のみ
を透過する特性をもつものが理想であるが、これ
を現在汎用されている窓用ガラスやプラスチツク
等の透明材料で実現することは不可能である。
他方、前記要件をある程度満足させる透明材料
としては、酸化インジウム一酸化スズ系透明導電
膜(ITO膜)が知られているが、このITO膜は材
料の本質的な欠陥として、波長約300nm以上を透
過させるため、十分な紫外線阻止特性が得難く、
しかも次のような欠点があるため、航空機の窓用
等の特殊な用途を除き、広く実用に供し難いとい
う問題がある。即ち、 (1) 原材料が高価である。特に、希少金属のイン
ジウムが組成の大部分を占めるため、原材料が
高価な上に資源的にも問題がある。
としては、酸化インジウム一酸化スズ系透明導電
膜(ITO膜)が知られているが、このITO膜は材
料の本質的な欠陥として、波長約300nm以上を透
過させるため、十分な紫外線阻止特性が得難く、
しかも次のような欠点があるため、航空機の窓用
等の特殊な用途を除き、広く実用に供し難いとい
う問題がある。即ち、 (1) 原材料が高価である。特に、希少金属のイン
ジウムが組成の大部分を占めるため、原材料が
高価な上に資源的にも問題がある。
(2) 赤外線に対して良好な反射特性を得るために
は、製造上300〜600℃程度の高温処理が必要で
ある。
は、製造上300〜600℃程度の高温処理が必要で
ある。
(3) 表面の平滑な膜が得難く、膜表面も化学的に
不安定なため、ITO膜上に他の膜を形成する
際、光学的特性が悪影響を受ける場合がある。
不安定なため、ITO膜上に他の膜を形成する
際、光学的特性が悪影響を受ける場合がある。
従つて、本発明は、安価に、かつ容易に製造で
き、紫外線及び赤外線の透過を十分に阻止し可視
光のみを透過させる透明材料を得ることを目的と
する。
き、紫外線及び赤外線の透過を十分に阻止し可視
光のみを透過させる透明材料を得ることを目的と
する。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、前記問題を解決する手段として、透
明基体上に、酸化亜鉛薄膜と亜鉛原子に対し1−
20原子%のアルミニウムを含有するアルミニウム
含有酸化亜鉛薄膜とを積層してなる紫外線及び赤
外線阻止膜を設けるようにしたものである。
明基体上に、酸化亜鉛薄膜と亜鉛原子に対し1−
20原子%のアルミニウムを含有するアルミニウム
含有酸化亜鉛薄膜とを積層してなる紫外線及び赤
外線阻止膜を設けるようにしたものである。
即ち、本願発明は、透明基体上に酸化亜鉛薄膜
を形成すると、酸化亜鉛薄膜が紫外線吸収特性を
示すためその透過は阻止できるが、赤外線の吸収
及び透過を阻止できないことに鑑み、種各々研究
した結果、酸化亜鉛にアルミニウムを導入する
と、成膜速度は低下するが、アルミニウムがドナ
ーとして働くため、酸化亜鉛薄膜中の電子密度を
高めることができ、赤外線反射特性を付与するこ
とができるという知見に基づき、アルミニウム含
有酸化亜鉛薄膜を酸化亜鉛薄膜と積層してなる紫
外線及び赤外線阻止膜を透明基体上に設けるよう
にしたものである。
を形成すると、酸化亜鉛薄膜が紫外線吸収特性を
示すためその透過は阻止できるが、赤外線の吸収
及び透過を阻止できないことに鑑み、種各々研究
した結果、酸化亜鉛にアルミニウムを導入する
と、成膜速度は低下するが、アルミニウムがドナ
ーとして働くため、酸化亜鉛薄膜中の電子密度を
高めることができ、赤外線反射特性を付与するこ
とができるという知見に基づき、アルミニウム含
有酸化亜鉛薄膜を酸化亜鉛薄膜と積層してなる紫
外線及び赤外線阻止膜を透明基体上に設けるよう
にしたものである。
本発明に係る透明材料に於ける紫外線及び赤外
線阻止膜は、スパツタ法、真空蒸着法、化学気相
成長法、陽極酸化法など公知の任意の薄膜形成方
法により形成することができる。この紫外線及び
赤外線阻止膜は、前記のように酸化亜鉛薄膜とア
ルミニウム含有酸化亜鉛薄膜との積層体で構成さ
れるが、透明基体上への積層順序は任意に設定で
きる。例えば、比較的肉厚のある透明基体上に酸
化亜鉛薄膜を直接形成した後にアルミニウム含有
酸化亜鉛薄膜を積層することによつて形成しても
良く、あるいはその逆にアルミニウム含有酸化亜
鉛薄膜を形成した後に酸化亜鉛薄膜を積層するこ
とによつて形成するようにしても良い。更に、透
明プラスチツクフイルムの上に前記2層を積層
し、これを他の厚肉の透明材料など透明補強材の
表面に張り付けるようにしても良い。
線阻止膜は、スパツタ法、真空蒸着法、化学気相
成長法、陽極酸化法など公知の任意の薄膜形成方
法により形成することができる。この紫外線及び
赤外線阻止膜は、前記のように酸化亜鉛薄膜とア
ルミニウム含有酸化亜鉛薄膜との積層体で構成さ
れるが、透明基体上への積層順序は任意に設定で
きる。例えば、比較的肉厚のある透明基体上に酸
化亜鉛薄膜を直接形成した後にアルミニウム含有
酸化亜鉛薄膜を積層することによつて形成しても
良く、あるいはその逆にアルミニウム含有酸化亜
鉛薄膜を形成した後に酸化亜鉛薄膜を積層するこ
とによつて形成するようにしても良い。更に、透
明プラスチツクフイルムの上に前記2層を積層
し、これを他の厚肉の透明材料など透明補強材の
表面に張り付けるようにしても良い。
透明基体としては、市販のガラスあるいはプラ
スチツク製透明材料等を使用すれば良い。
スチツク製透明材料等を使用すれば良い。
また、酸化亜鉛薄膜中にアルミニウムを含有さ
せる方法としては、前記薄膜形成過程で原材料に
アルミニウム金属、酸化物、有機金属およびハロ
ゲン化物等の形態で導入するのが好適であるが、
酸化亜鉛薄膜形成後にアルミニウムを熱拡散させ
ることも可能である。
せる方法としては、前記薄膜形成過程で原材料に
アルミニウム金属、酸化物、有機金属およびハロ
ゲン化物等の形態で導入するのが好適であるが、
酸化亜鉛薄膜形成後にアルミニウムを熱拡散させ
ることも可能である。
(作用)
酸化亜鉛(ZnO)は、室温で約3.3eVのエネル
ギーギヤツプを持つ直接遷移形半導体で、真性格
子欠陥によるドナー準位により縮退したn型半導
体が得られ、比較的容易に結晶質薄膜が形成さ
れ、非常に急峻な紫外線吸収特性を示す。他方、
酸化亜鉛は、その電子密度を1020cm-3のオーダー
より大きくすることは困難であるため、十分な赤
外線反射特性を得ることができないが、これに所
定量のアルミニウムを導入すると、アルミニウム
がドナーとして働き1021cm-3オーダーの電子密度
が実現でき、良好な赤外線反射特性を示すため、
このアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜が赤外線の透
過及び吸収を阻止する作用をもたらす。なお、直
接遷移形であつても結晶性の乱れが大きい場合や
非晶質の場合には急峻な紫外線吸収端を得ること
ができない。
ギーギヤツプを持つ直接遷移形半導体で、真性格
子欠陥によるドナー準位により縮退したn型半導
体が得られ、比較的容易に結晶質薄膜が形成さ
れ、非常に急峻な紫外線吸収特性を示す。他方、
酸化亜鉛は、その電子密度を1020cm-3のオーダー
より大きくすることは困難であるため、十分な赤
外線反射特性を得ることができないが、これに所
定量のアルミニウムを導入すると、アルミニウム
がドナーとして働き1021cm-3オーダーの電子密度
が実現でき、良好な赤外線反射特性を示すため、
このアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜が赤外線の透
過及び吸収を阻止する作用をもたらす。なお、直
接遷移形であつても結晶性の乱れが大きい場合や
非晶質の場合には急峻な紫外線吸収端を得ること
ができない。
アルミニウム含有酸化亜鉛薄膜中のアルミニウ
ムの含有量を亜鉛原子に対し1−20原子%、好ま
しくは、2−4原子%としたのは、アルミニウム
含有量が1原子%未満では、その添加効果が得ら
れず、20原子%を越えると、結晶性が悪化し、所
望の特性が得られなくなるからである。なお、ア
ルミニウムの含有量は、アルミニウム含有膜の全
構成元素に対し、0.4〜10原子%となる。
ムの含有量を亜鉛原子に対し1−20原子%、好ま
しくは、2−4原子%としたのは、アルミニウム
含有量が1原子%未満では、その添加効果が得ら
れず、20原子%を越えると、結晶性が悪化し、所
望の特性が得られなくなるからである。なお、ア
ルミニウムの含有量は、アルミニウム含有膜の全
構成元素に対し、0.4〜10原子%となる。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例 1
厚さ2mmの窓ガラスを透明基体として用い、酸
化亜鉛をターゲツトとして室温に保持した透明基
体上に約200nm厚の酸化亜鉛薄膜を高周波マグネ
トロンスパツタリング装置により形成した後、そ
の上にアルミニウムをZn原子に対して、約3原
子%含有するターゲツトを用いてスパツタリング
して約500nm厚のアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜
を積層して透明膜を得た。得られた透明膜の光学
的特性を第1図及び第2図に示す。第2図におい
て、実線は透過スペクトルを示し、破線は赤外域
での反射スペクトルを示す。
化亜鉛をターゲツトとして室温に保持した透明基
体上に約200nm厚の酸化亜鉛薄膜を高周波マグネ
トロンスパツタリング装置により形成した後、そ
の上にアルミニウムをZn原子に対して、約3原
子%含有するターゲツトを用いてスパツタリング
して約500nm厚のアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜
を積層して透明膜を得た。得られた透明膜の光学
的特性を第1図及び第2図に示す。第2図におい
て、実線は透過スペクトルを示し、破線は赤外域
での反射スペクトルを示す。
第1図及び第2図に示す結果から明らかなよう
に、本発明に係る透明膜は、波長が約390nm以下
の紫外線を完全に吸収または反射し、約900nm以
上の赤外線を殆ど反射するため、急峻な紫外線及
び赤外線透過阻止特性を示す。
に、本発明に係る透明膜は、波長が約390nm以下
の紫外線を完全に吸収または反射し、約900nm以
上の赤外線を殆ど反射するため、急峻な紫外線及
び赤外線透過阻止特性を示す。
この透明膜を形成した窓ガラスを窓にはめ、晴
天の太陽光の照射による温度上昇を測定したとこ
ろ、従来の窓ガラス単体に比べ、温度上昇が著し
く少なく、顕著な赤外線透過防止効果が認められ
た。また、本発明に係る透明膜を形成した窓ガラ
スを透過した太陽光をカラー印刷物及びカラー衣
類に1ケ月にわたつて照射したところ、窓ガラス
単体を透過した太陽光を照射した場合に比べ、色
素の退色が著しく少なく、顕著な紫外線透過防止
効果が認められた。
天の太陽光の照射による温度上昇を測定したとこ
ろ、従来の窓ガラス単体に比べ、温度上昇が著し
く少なく、顕著な赤外線透過防止効果が認められ
た。また、本発明に係る透明膜を形成した窓ガラ
スを透過した太陽光をカラー印刷物及びカラー衣
類に1ケ月にわたつて照射したところ、窓ガラス
単体を透過した太陽光を照射した場合に比べ、色
素の退色が著しく少なく、顕著な紫外線透過防止
効果が認められた。
実施例 2
透明基体材料として、市販のプラスチツクフイ
ルム(サランラツプ、旭化成(株)製合成樹脂シート
の商品名、厚さ約20μm)を用い、実施例1と同
様にして厚さ100nmの酸化亜鉛薄膜と、アルミニ
ウムを約1.5原子%含有する厚さ約600nmのアル
ミニウム含有酸化亜鉛薄膜を基体上に重ねて形成
した。得られた紫外線及び赤外線阻止用透明膜の
透過スペクトル及び吸収スペクトルは、実施例1
のものとほぼ同様であつた。
ルム(サランラツプ、旭化成(株)製合成樹脂シート
の商品名、厚さ約20μm)を用い、実施例1と同
様にして厚さ100nmの酸化亜鉛薄膜と、アルミニ
ウムを約1.5原子%含有する厚さ約600nmのアル
ミニウム含有酸化亜鉛薄膜を基体上に重ねて形成
した。得られた紫外線及び赤外線阻止用透明膜の
透過スペクトル及び吸収スペクトルは、実施例1
のものとほぼ同様であつた。
実施例 3
透明基体材料として、市販のプラスチツクフイ
ルム(マスター(株)製、厚さ約125μm)を用い、実
施例1と同様にして基体上に厚さ100nmの酸化亜
鉛薄膜を形成した後、その上にアルミニウムを約
1.5原子%含有する厚さ約600nmのアルミニウム
含有酸化亜鉛薄膜を積層して紫外線および赤外線
阻止用透明膜を得た。得られた紫外線及び赤外線
阻止用透明膜は、実施例1のものと同様な透過ス
ペクトル及び吸収スペクトル特性を示した。
ルム(マスター(株)製、厚さ約125μm)を用い、実
施例1と同様にして基体上に厚さ100nmの酸化亜
鉛薄膜を形成した後、その上にアルミニウムを約
1.5原子%含有する厚さ約600nmのアルミニウム
含有酸化亜鉛薄膜を積層して紫外線および赤外線
阻止用透明膜を得た。得られた紫外線及び赤外線
阻止用透明膜は、実施例1のものと同様な透過ス
ペクトル及び吸収スペクトル特性を示した。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
紫外線及び赤外線阻止膜を設けた構造用透明材料
は、酸化亜鉛薄膜を主原料として採用しているた
め、極めて急峻な紫外線透過阻止特性及び赤外線
透過阻止特性を実現できる。また、原材料の亜鉛
及びアルミニウムはインジウムに比べて極めて安
価であり、資源的にも豊富で、公害を招くことも
極めて少なく、しかも紫外線及び赤外線阻止膜を
構成する酸化亜鉛薄膜とアルミニウム含有酸化亜
鉛薄膜とは、基本的には同一の結晶質酸化亜鉛で
形成されているため、膜中のストレスが少なく良
質の結晶性薄膜が形成され、機械的にも非常に安
定で、製造コストが安価となる。更に、酸化亜鉛
薄膜及びアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜共に室温
から150℃程度の低い温度で作成したものでも、
良好な紫外線吸収及び赤外線反射特性が得られる
ので、製造が容易である。また、酸化亜鉛薄膜及
びアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜の表面は、極め
て平滑で、かつ薄膜のガラス等の基体に対する付
着力が強く、化学的に、また熱的にも機械的にも
安定であるので、保護膜等の多層コーテイングを
必要とする用途にも最適である。
紫外線及び赤外線阻止膜を設けた構造用透明材料
は、酸化亜鉛薄膜を主原料として採用しているた
め、極めて急峻な紫外線透過阻止特性及び赤外線
透過阻止特性を実現できる。また、原材料の亜鉛
及びアルミニウムはインジウムに比べて極めて安
価であり、資源的にも豊富で、公害を招くことも
極めて少なく、しかも紫外線及び赤外線阻止膜を
構成する酸化亜鉛薄膜とアルミニウム含有酸化亜
鉛薄膜とは、基本的には同一の結晶質酸化亜鉛で
形成されているため、膜中のストレスが少なく良
質の結晶性薄膜が形成され、機械的にも非常に安
定で、製造コストが安価となる。更に、酸化亜鉛
薄膜及びアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜共に室温
から150℃程度の低い温度で作成したものでも、
良好な紫外線吸収及び赤外線反射特性が得られる
ので、製造が容易である。また、酸化亜鉛薄膜及
びアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜の表面は、極め
て平滑で、かつ薄膜のガラス等の基体に対する付
着力が強く、化学的に、また熱的にも機械的にも
安定であるので、保護膜等の多層コーテイングを
必要とする用途にも最適である。
第1図は本発明に係る紫外線及び赤外線阻止用
透明膜による透過阻止率と波長との関係を示すグ
ラフ、第2図は本発明に係る紫外線及び赤外線阻
止用透明膜の光学特性を示すグラフである。
透明膜による透過阻止率と波長との関係を示すグ
ラフ、第2図は本発明に係る紫外線及び赤外線阻
止用透明膜の光学特性を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸化亜鉛薄膜と亜鉛原子に対し1−20原子%
のアルミニウムを含有するアルミニウム含有酸化
亜鉛薄膜とを積層してなる紫外線及び赤外線阻止
膜を透明基体上に設けたことを特徴とする紫外線
及び赤外線透過阻止用透明材料。 2 前記透明基体がガラスからなる特許請求の範
囲第1項記載の透明材料。 3 前記透明基体がプラスチツクからなる特許請
求の範囲第1項記載の透明材料。 4 前記紫外線及び赤外線阻止膜をプラスチツク
フイルムからなる透明基体上に積層し、該透明基
体を透明補強材に張着してなる特許請求の範囲第
1項記載の透明材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25459084A JPS61132902A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 紫外線及び赤外線透過阻止用透明材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25459084A JPS61132902A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 紫外線及び赤外線透過阻止用透明材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132902A JPS61132902A (ja) | 1986-06-20 |
| JPH0444721B2 true JPH0444721B2 (ja) | 1992-07-22 |
Family
ID=17267153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25459084A Granted JPS61132902A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 紫外線及び赤外線透過阻止用透明材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61132902A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2696874B2 (ja) * | 1988-02-04 | 1998-01-14 | 株式会社ブリヂストン | 熱線遮蔽材料及び熱線遮蔽ガラス |
| JPH01245201A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 紫外線カットフィルタ |
| JP2746598B2 (ja) * | 1988-04-25 | 1998-05-06 | グンゼ株式会社 | 可視光選択透過膜 |
| JPWO2006117979A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2008-12-18 | 東海光学株式会社 | 赤外線カットフィルター |
| KR20080037716A (ko) * | 2005-08-18 | 2008-04-30 | 고꾸리쯔다이가꾸호오징 야마나시다이가꾸 | 산화아연 박막의 제조 방법 및 제조 장치 |
| JP2007065232A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 紫外線熱線反射多層膜 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107289A (en) * | 1975-03-18 | 1976-09-22 | Kogyo Gijutsuin | Hishotai oyobi ketsushotaikitaihyomenno kodokairyoho |
| JPS51112488A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of producing a zinc oxide film |
| JPS51126384A (en) * | 1975-04-28 | 1976-11-04 | Agency Of Ind Science & Technol | A method of forming a thin film by sputtering |
| US4006378A (en) * | 1975-10-01 | 1977-02-01 | General Electric Company | Optical coating with selectable transmittance characteristics and method of making the same |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25459084A patent/JPS61132902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61132902A (ja) | 1986-06-20 |
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