(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-30
(45)【発行日】2023-04-07
(54)【発明の名称】パターン化したカバープレート及び光干渉層を有するファサード要素
(51)【国際特許分類】
G02B 5/02 20060101AFI20230331BHJP
F24S 70/225 20180101ALI20230331BHJP
H01L 31/048 20140101ALI20230331BHJP
【FI】
G02B5/02 C
G02B5/02 D
F24S70/225
H01L31/04 560
(21)【出願番号】P 2021504444
(86)(22)【出願日】2019-07-16
(86)【国際出願番号】 CN2019096167
(87)【国際公開番号】W WO2020020016
(87)【国際公開日】2020-01-30
【審査請求日】2021-03-15
(32)【優先日】2018-07-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】519375963
【氏名又は名称】中建材硝子新材料研究院集団有限公司
【氏名又は名称原語表記】CNBM RESEARCH INSTITUTE FOR ADVANCED GLASS MATERIALS GROUP CO., LTD.
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】TRY国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】イェルク パルム
(72)【発明者】
【氏名】ルッツ タウテンハーン
【審査官】中村 和正
(56)【参考文献】
【文献】特開2010-201644(JP,A)
【文献】特開2004-363544(JP,A)
【文献】特開2013-040091(JP,A)
【文献】特表2014-509963(JP,A)
【文献】国際公開第2017/008821(WO,A1)
【文献】欧州特許出願公開第03208402(EP,A1)
【文献】米国特許第03255665(US,A)
【文献】米国特許第03393034(US,A)
【文献】米国特許第03185034(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 5/02
F24S 70/225
H01L 31/048
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明なカバープレート(2)と、前記カバープレート(2)に取り付けられた不透明な裏面要素(3)とを備えたファサード要素(1)であって、
前記カバープレート(2)が、外部環境に面する外面(4)と、前記裏面要素(3)に面する内面(5)とを有し、
前記ファサード要素(1)は、下記の選択肢(i)、および、(ii)を有し:
(i)前記外面(4)は、少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、この領域の上に所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9)が配置されている、
(ii)所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9)が、前記内面(5)に配置されており、
ここで、前記内面(5)及び/又は前記外面(4)は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域(8、8’)を有し、
前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(9’)が、前記外面(4)に配置されているかのいずれかであり、又は
前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8、8’)を有し、かつ前記外面(4)がパターン化領域を有しておらず、
前記外面(4)には光干渉層が配置されていない;
前記パターン化領域(8、8’)が、以下の特徴を有する、
- 前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- 前記パターン化領域(8)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10)から構成されており、
前記カバープレート(2)の前記平面を基準として、前記セグメント(10)の少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ、前記セグメント(10)の少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、
前記選択肢(i)に応じて
- 前記セグメント(10)は、それぞれ、平坦であり、かつ少なくとも1μm
2のセグメント面積を有し、ここで、前記セグメント(10)は、それぞれ、前記外面(4)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有し、
前記内面(5)が、パターン化領域を有しておらず、かつ光干渉層を有しない、
前記選択肢(ii)に応じて
もし、内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有するならば、内面(5)におけるパターン化領域(8’)の前記セグメント(10、10’)が、それぞれ、平坦であり、少なくとも1μm
2のセグメント面積を有し、前記内面(5)における前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有
し、
もし、前記内面(5)がパターン化領域(8’)を有さず、かつ、前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有しているならば、前記外面(4)には光干渉層が配置されない、ファサード要素(1)。
【請求項2】
前記内面(5)が、パターン化領域を有しておらず、かつ所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(9’)が、前記カバープレート(2)の前記内面(5)上に配置されている、請求項1記載の選択肢(i)によるファサード要素(1)。
【請求項3】
前記内面(5)が、少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有しており、この領域の上に、所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9’)が配置されている、請求項1に記載の選択肢(i)によるファサード要素(1)。
【請求項4】
前記カバープレート(2)の前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、かつ前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有しており、前記外面(4)には光干渉層が配置されていない、請求項1に記載の選択肢(ii)によるファサード要素(1)。
【請求項5】
前記カバープレート(2)の前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、かつ前記外面(4)がパターン化領域を有しておらず、別の光干渉層(9’)が前記外面(4)上に配置されている、請求項1に記載の選択肢(ii)によるファサード要素(1)。
【請求項6】
少なくとも一つの前記光干渉層(9、9’)が、正確に1つの屈折層を含み、前記屈折層が、1.7を超えるか、2.0を超えるか、又は2.3を超える屈折率nを有する、請求項1~
5のいずれか一項に記載のファサード要素(1)。
【請求項7】
少なくとも一つの前記光干渉層(9、9’)が、正確に2つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(2)上に配置されており、かつ第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、請求項1~
5のいずれか一項に記載のファサード要素(1):
|n1-nd|>0.3 及び |n2-n1|>0.3
ここで、屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
【請求項8】
少なくとも一つの前記光干渉層(9,9’)が正確に3つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(2)上に配置されており、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、かつ第3屈折率n3を有する第3屈折層が、前記第2屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、請求項1~
5のいずれか一項に記載のファサード要素(1):
|n3-n2|>0.3、|n2-n1|>0.3、及び|n1-nd|>0.3、
ここで、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超え、ここで、以下が適用される:
(i)n1>n2 及び n3>n2、又は(ii)n1<n2 及び n3<n2。
【請求項9】
少なくとも一つの前記パターン化領域(8)の少なくとも80%又は少なくとも90%が、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜した複数のセグメント(10)から構成されている、請求項1~
8のいずれか一項に記載のファサード要素(1)。
【請求項10】
前記カバープレート(2)が、50%を超え、特に、90%を超える反射ヘイズを有する、請求項1~
9のいずれか1項に記載のファサード要素(1)。
【請求項11】
黒色の裏面を備え、かつ少なくとも一つのパターン化領域(8、8’)を有する、
前記カバープレート(2)が、45°及び15°の視野角、並びに(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施されている、請求項1~
10のいずれか一項に記載のファサード要素(1)。
【請求項12】
以下の工程を含む、請求項1に記載のファサード要素(1)の製造方法:
(a)外部環境に面することを意図した外面(4)と、反対側の内面(5)とを有する透明なカバープレート(2)を提供すること;
(b1)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、かつパターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を施すこと、
(b2)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、パターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を施し、かつ前記内面(5)上に別の光干渉層(9’)を施すこと、
(b3)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、パターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を施し、少なくとも一つの領域(8’)において前記内面(5)をパターニングし、かつ前記内面(5)のパターン化した前記領域(8’)上に別の光干渉層(9’)を施すこと、または、外面(4)がパターン化されず、光干渉層が前記外面(4)に配置されず、
(b1)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、かつ前記内面(5)上に光干渉層(9)を施すこと、
(b2)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、少なくとも一つの領域(8’)において前記内面(5)をパターニングし、かつ前記内面(5)のパターン化した前記領域(8’)上に光干渉層(9)を施すこと、
(b3)少なくとも一つの領域(8)において前記内面(5)をパターニングし、前記内面(5)のパターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を施し、かつ前記外面(4)上に別の光干渉層(9’)を施すこと、
前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- 前記パターン化領域(8、8‘)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10、10’)から構成されており、
前記カバープレート(2)の前記平面を基準として、前記セグメント(10、10‘)の少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ、前記セグメント(10、10’)の少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、
前記選択肢(i)に応じて
- 前記セグメント(10、10‘)は、それぞれ、平坦であり、かつ少なくとも1μm
2のセグメント面積を有し、ここで、前記セグメント(10、10‘)は、それぞれ、前記外面(4)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有し、
前記内面(5)が、パターン化領域を有しておらず、かつ光干渉層を有しない、
前記選択肢(ii)に応じて
-もし、内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有するならば、内面(5)におけるパターン化領域(8’)の前記セグメント(10、10’)が、それぞれ、平坦であり、少なくとも1μm
2のセグメント面積を有し、前記内面(5)における前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有
し、
もし、前記内面(5)がパターン化領域(8’)を有さず、かつ、前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有しているならば、前記外面(4)には光干渉層が配置されず、
(c)前記カバープレート(2)の内面(5)に裏面要素(3)を取り付けることを含む、ファサード要素(1)の製造方法。
【請求項13】
ファサード構成要素として使用される着色ソーラーモジュールと組み合わせた、請求項1~
11のいずれか一項に記載のファサード要素の使用
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ファサード製造の技術分野にあり、パターン化したカバープレートと少なくとも一つの光干渉層とを備えた着色ファサード要素に関する。このファサード要素は、特に、着色したソーラーモジュールと組み合わせて使用することが意図されている。本発明は、さらに、本発明によるファサード要素を製造するための方法を提供する。
【背景技術】
【0002】
壁又はファサードの構成要素としてのソーラーモジュールの使用は、現在、依然として経済的には比較的小さな市場であるが、環境保護の観点からは非常に興味深い市場である。特に、分散型エネルギーソリューションやエネルギー・ニュートラル・ビルへの取り組みが強化されたことを踏まえ、ソーラーモジュールを建物外面の一体化部品として使用する要求が高まっている。ソーラーモジュールの他の興味深い適用領域は、ノイズ低減壁(道路、鉄道)、屋外のプライバシー障壁、又は温室の壁である。これらの新しい用途は、特に美観、耐用年数、及び封止や断熱などのような他の機能の点で、ソーラーモジュールに全く新しい要求を与える。特に、このために使用されるソーラーモジュールは、様々な形状、サイズ、及び色で利用可能でなければならず、かつ可能な限り最も均一な色印象を与えなければならない。色の由来(吸収/再発光、干渉、屈折)に応じて、ソーラーモジュールそれ自身の均一な表面の色は、視野角及び/又は入射角に依存し得る。さらに、光のスペクトルと物理的分布(拡散、集束)も色の印象を決定する。
【0003】
様々な大きさ及び形状の着色したソーラーモジュールを必要とするファサード要素、又はウィンドウ、ドア、及びバルコニーのような機能要素には、特定の寸法が要求され、それによって、可能な限り最も均質な色を与えるようになっている。しかしながら、一般的に言えば、より小さくかつ矩形ではないソーラーモジュールは、かなりの追加の費用をもたらす。広い面積にわたって実際の半導体の積層体を製造し、かつ分割によってより小さなモジュールサイズを作り出すとき、これは、より小さなソーラーモジュールの場合、電力出力の単位当たりの材料使用量が著しく高くなる結果になり得る。加えて、比較的小さなソーラーモジュールでは、全体のモジュール効率レベルも小さくなるので、モジュール端部に対するモジュール面の比率が小さいことは、より好ましくないものとなる。さらに、特定の材料の費用と、取り付け部品及び端部の封止のための固定費とは、小型のソーラーモジュールの場合には、全体的な費用のうちのより高い割合を有することになる。さらには、異なる基板サイズの場合に、製造プロセスの特定の工程は、大幅に修正したプラント設計でのみ実施することが可能である。
【0004】
原理上は、様々なサイズ及び形状のソーラーモジュールを製造することが技術的に可能である。しかしながら、上述した理由のために、ソーラーモジュールの工業的な連続生産は、少数の標準的なモジュールサイズであって、通常は矩形の形状のソーラーモジュールに適合するものであり、その結果、ソーラーモジュールを有するファサードの全面コーティングは、通常は不可能であるか、又は経済的に許容できない。さらには、太陽電池や、接触ストリップ、接続箱、及びケーブルなどの各種取り付け部品の光起電性の設計は、標準的なモジュールサイズに合わせて最適化されている。さらに、太陽、又は同じ建物や隣接する建物の一部による影に対する好ましくない方向性に起因して、ソーラーモジュールのエネルギー収量が追加の費用を回収しないので、ソーラーモジュールを有するファサードの領域をコーティングすることが非経済的なものになり得る。
【0005】
ファサード要素として使用する着色したソーラーモジュールの適切な大きさ及び/又は形状が欠如しているという問題を改善するために、金属薄板又は他の通常の建築材料でできた光起電的に不活性なファサード要素を使用することができ、そのために、それらの色を着色したソーラーモジュールの色と可能な限り類似したものにするべきであることが明らかである。しかしながら、ここでは、色生成の性質に起因した技術的な及び設計上の問題がある。実際、ソーラーモジュールの色は、異なる照明条件下で、色の由来(吸収/再発光、干渉、屈折)に応じて変化し得るものであり、特に、光の種類(拡散光、直接光、光の色)に応じて、並びに入射角及び/又は視角の変化に応じて、変化し得るものである。光起電的に不活性なファサード要素が、着色したソーラーモジュールとは異なる材料でできている場合、これは、典型的には、デザインの観点から望ましくない色のコントラストを生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
対照的に、本発明の目的は、その色が、光条件並びに視野角及び入射角に可能な限りほとんど依存しない、着色したファサード要素を利用可能にすることにある。
【0007】
技術によっては、着色したソーラーモジュールには、永続的な角度依存性がある。この場合、光起電的に活性なファサード要素を有するファサード領域と、光起電的に不活性なファサード要素を有するファサード領域との間で、同じ角度依存性を有するべきであり、それによって、これらの領域の間に望ましくない光学的コントラストがないようにするべきである。さらに、工業的連続生産のためには、着色したファサード要素を、許容可能なコストで、満足のいく均一性をもって、様々な大きさ及び形状で製造することができることが重要である。着色したファサード要素は、特に、ファサード要素として使用する着色したソーラーモジュールを補完する役割を果たすべきである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
これらの目的及び他の目的は、特許請求の範囲に記載した請求項に基づく光起電的に不活性な(言い換えれば、光起電的な電流の発生に適しておらず、かつ光起電的な電流の発生を意図していない)着色したファサード要素と、それらの製造方法とによって、本発明の提案にしたがって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の特徴によって示される。
【0009】
本明細書及び以下で使用するように、「ファサード要素」との用語は、適切であり、目に見えるペイン要素としてファサードに組み込むのに適しておりかつ組み込むことができるように意図された構造的な構成要素を指す。一般的に言えば、ファサードは、外側及び内側を有し、ここでファサードの外側は外部環境から見ることができる。ファサードは、例えば、建物壁又は独立壁であり、例えば、プライバシー壁又はノイズバリアとして機能する。ファサード要素は、別個の構成要素としてファサードに一体化することができ、ここで、ファサード要素の外面は、ファサードの外面又は外面の一部である。
【0010】
好ましくは、本発明による着色ファサード要素は、カバープレートが少なくとも一つのパターン化領域及び少なくとも一つの光干渉層を有する着色ソーラーモジュールと組み合わせてファサードで使用される。そのようなソーラーモジュールは、未公開の欧州特許出願第18186153.5号及び第18186161.8号に記載されている。これらのソーラーモジュールの構造及び使用に関しては、これら2つの欧州特許出願の開示全体を参照されたい。
【0011】
本発明によれば、透明な(前面)カバープレートと、このカバープレートに取り付けられた不透明な裏面要素とを備える着色ファサード要素が提供される。不透明な裏面要素は、光起電的に不活性であり、言い換えれば、光起電性のエネルギー発生には不向きである。このカバープレートは、外部環境に面する外面と、外面と反対側の内面とを有する。カバープレートの外面は、ファサードにおけるファサード要素が取り付けられた状態で、外部環境に面しており、かつ任意選択でその上に適用された層とともに、ファサードの外面又は外面の一部を形成する。不透明な裏面要素は、カバープレートの内面に固定して接着した接触面を有する。裏面要素は、カバープレートの内面の少なくとも70%、好ましくは少なくとも90%、特に好ましくは少なくとも99%を覆っている。特に好ましくは、裏面要素は、カバープレートの内面をその表面全体にわたって(100%、すなわち完全な被覆で)覆っている。透明なカバープレートをファサード要素の前面に配置する。
【0012】
本発明の一実施形態によれば、カバープレートは、一つの同じ材料、例えば、ガラス又はプラスチック、好ましくはソーダ石灰ガラスでできている。好ましくは、カバープレートは、硬質ガラス又はプラスチックプレートである。この場合、カバープレートの外面又は内面は、カバープレートの各材料から形成される。本発明の代替の実施形態によれば、カバープレートは、少なくとも二つの異なる材料でできており、ここで、カバープレートの外面及び/又は内面は、カバープレートのコアとは異なる材料から形成される。カバープレートのコアは、好ましくは、一つの同じ材料、例えば、ガラス又はプラスチック、好ましくはソーダ石灰ガラスでできている。カバープレートのコア、外側、及び/又は内側には、カバープレートのコアとは異なる材料が適用され、この材料は、透明であり、かつカバープレートのコアの材料と同じ光屈折率を有する。この場合、カバープレートの外面又は内面は、カバープレートのコアに適用されるそれぞれの材料によって形成される。本発明によれば、カバープレートを形成する材料が透明であり、かつ同じ光屈折率を有するという条件で、「カバープレート」との用語は、「複合体」も含む。
【0013】
好ましくは、カバープレートは、湾曲を有しておらず、したがって、平面(平坦)である。しかしながら、カバープレートは湾曲していてもよい。カバープレートは、剛性であっても、又は可撓性であってもよい。可撓性カバープレートの形態では、カバープレートを、いわば、平面形態で設けることができる。平坦な(平面の)カバープレートの場合、平面は、カバープレートそれ自体によって画定され、本発明に関して、この平面は、「カバープレートの平面」を意味する。湾曲したカバープレートの場合、「カバープレートの平面」をまた意味する局所面は、この平面の任意の点における(仮想の)平坦な接線面によって画定することができる。
【0014】
不透明な裏面要素は、ファサード要素の裏に配置される。裏面要素は、ファサード要素の着色に寄与する。この目的のために、裏面要素は、例えば、無彩色、暗色、及びマット(艶消し)である。着色すべき裏面要素は、カバープレート上に配置した少なくとも一つの着色した光干渉層と組み合わせて、ファサード要素に特定の(所定の、又は事前に定義可能な)色印象を与えることも可能である。
【0015】
本発明に関して、「透明(性)」又は「透過性」という用語は、少なくとも85%、特に少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、特に100%の可視光透過率を指す。典型的には、可視光は、380nm~780nmの波長範囲にある。「不透明(性)」又は「不透過性」という用語は、5%未満、特に0%の可視光透過率を指す。この百分率のデータは、カバープレートの片側又は裏面要素に当たる光の強さに対する、カバープレートの片側又は裏面要素でそれぞれ測定した光の強さを指す。このような測定のために、白色光源(可視光用の光源)を、例えば、カバープレートの一方の側又は裏面要素に配置することができ、かつ可視光用の検出器をカバープレートの他方の側又は裏面要素に配置する。光屈折率について以下で言及する値は、常に、380nm~780nmの可視波長範囲における光屈折率を指す。
【0016】
本発明によるファサード要素は、白色光による外側からの照明中に、特に太陽光による照明中に、観察者に少なくとも一つの部分における均一な色印象を与え、言い換えると、このファサード要素は、着色している。好ましくは、この着色部分は、ファサード要素の外面全体にわたって延在している。表面全体に均一な色の印象を有するファサード要素は、特に魅力的であると考えられる。ファサード要素の色は、3つの色座標L*、a*、b*によって記述することができ、この色座標は、当業者にそれ自体知られている(CIE)L*a*b*色空間を指し、ここで、知覚可能な色はすべて正確に定義される。この色空間は、欧州規格EN ISO 11664-4「比色分析(Colorimetry)-Part 4:CIE 1976 L*a*b*色空間」に明記されており、その全体を本発明の明細書で参照する。(CIE)L*a*b*色空間では、各色を、3つのデカルト座標(直交座標)L*、a*、b*を持つ色の位置によって定義する。緑と赤は、a*軸上で互いに反対側にあり;b*軸は、青と黄の間をはしっており;L*軸は、色の明度(輝度)を表す。より明確な表現のために、これらの値をLhc色空間に変換することができ、ここで、Lは、同様に明度であり、cは、半径内の範囲の彩度であり、かつhは、a*b*面内の色点の角度(色相角)である。
【0017】
ファサード要素の色は、外部環境からの観察に基づくものであり、言い換えれば、前面カバープレートを見ることに基づいている。ファサード要素の比色分析又は色座標の決定は、市販の比色計(分光光度計)によって簡単な方法で行うことができる。この目的のために、分光光度計を前面カバープレートの外面に向け、特に外面に配置する。一般的な分光光度計は、標準に準拠した色測定を可能にし、その構造及び公差は、例えば、DIN 5033、ISO/CIE 10527、ISO 7724、及びASTM E1347によって定義されている国際規格に一般的に従う。例として、色測定に関して、規格DIN 5033の全体を参照する。分光光度計は、例えば、光源として、キセノンフラッシュランプ、タングステンハロゲンランプ、又は一つ若しくは複数のLEDを有し、これによって、物体の外面を生成した光(例えば、白色光)で照射し、かつファサード要素から受け取った光を測定する。序論で説明したように、比色計で測定した物体の色は、ファサード要素で反射しかつ再発光した光に起因するものである。
【0018】
本発明によるファサード要素が、少なくとも一つの部分において、均一な色を有することを確実にするために、カバープレートの少なくとも一つの面(すなわち、外面及び/又は内面)は、少なくとも一つのパターン化領域を有する。加えて、少なくとも一つの着色光干渉層をこのカバープレート上に配置する。以下でこのことを詳細に説明する。
【0019】
本発明の第1の態様に従えば、透明なカバープレートの外面は、少なくとも一つのパターン化領域を有し、この領域上に、光を反射するための着色した(透明な)光干渉層を、所定の波長範囲内又は事前に規定することができる波長範囲内で光を反射するために配置する。好ましくは、光干渉層をカバープレートの外側表面上に直接(別の中間層を伴わずに)配置する。光干渉層は、単層又は多層で実施することができ、言い換えれば、一つ又は複数の光屈折層(屈折層)を有することができる。光干渉層の様々な界面で反射する光の建設的干渉又は相殺的干渉が可能であるようにして光干渉層を実施しながら、光干渉層は、ファサード要素の色を生成する役割を果たす。ファサード要素の色は、光干渉層の界面で反射した光の干渉から生じる。(白色)光、特に太陽光による照明の際に、光干渉層は、均一な色を生成するためのカラーフィルターとして作用する。好ましくは、外面のパターン化領域が、カバープレート全体にわたって、すなわち、カバープレートの外面全体にわたって延在し、それによって、ファサード要素が均一な色を有するようになっている。ファサード要素はまた、各々が均一な色を有するファサード要素の複数の区分を有することができる。このファサード要素の区分の色は、同じであってもよく、又は互いに異なるものであってもよい。
【0020】
少なくとも一つのパターン化領域は、カバープレートの平面に対して垂直に、山(隆起)と谷(くぼみ)とを有する高さプロファイルを有し、山と谷との間の高さの差の平均は、少なくとも2μmであり、好ましくは、ただし必須ではないが、透明カバープレートの厚さの最大20%である。また、外面のパターン化領域の少なくとも50%は、異なる傾斜の複数のセグメント又はファセットから構成されている。このセグメントは、外部環境に向けられたカバープレートの表面の部分であり、それぞれ、カバープレートの平面に対して傾斜した平坦な面として実施されている。ここで、セグメントの少なくとも20%は、カバープレートの平面を基準にして、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、セグメントの少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有する。有利には、しかし必須ではないが、セグメントの30%未満が45°を超える傾斜角を有する。パターンは、好ましくは、周期的ではなく、異方性である。しかしながら、特殊な光学効果のために、周期的構造及び異方性構造を使用することもできる。
【0021】
また、セグメントはそれぞれ平坦(平面)であり、かつ少なくとも1μm2のセグメント面積を有する。また、パターン化領域の少なくとも一つのゾーン(すなわち、サブ領域)において、セグメントは、それぞれ、パターン化領域上に適用される光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有することが当てはまる。光干渉層が複数の屈折層からなる場合、少なくとも一つのゾーンのセグメントは、それぞれ、最小の層厚を有する屈折層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。セグメントがそれぞれ、光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有するゾーンは、パターン化領域に相当し得る。すなわち、このとき、このゾーンとパターン化領域とは同一である。パターン化領域を、例えば、カバープレートのエッチング、サンドブラスト、又は圧延(ローリング)によって製造することができる。
【0022】
したがって、ファサード要素のカバープレートの少なくとも一つのパターン化領域は、本発明の第1の態様によれば、複数の平坦(平面)セグメントを有する。本発明に関して、平坦な(平面の)セグメントは、非湾曲面によって形成することができる。しかしながら、平坦(平面)セグメントをわずかに湾曲した表面によって形成することも可能である。本発明に関して、セグメントの各点において次のことが当てはまるとき、セグメントはわずかに湾曲している。すなわち、セグメントのある点において、1μm2の面積を有する(仮想)接平面が構成される場合に、接平面に対する法線方向に基づくセグメントの面と接平面との間の間隔は、50nm未満である。
【0023】
本発明に関して、「パターニング」又は「パターン化領域」との用語は、本発明の第1の態様によるファサード要素に関連したカバープレートの外面又は内面の領域を指し、この領域では、上記の段落に記載した特徴が組み合わせて存在する。
【0024】
パターン化領域の特徴によって、視射角以外から見ても(視射角では、カバープレートの平面に対して、入射光の入射角は、反射光の反射角に相当する)、カバープレートに光を照射すると、光が比較的高い強度で反射されることを有利に保証することができる。その理由は、十分な数、適切なサイズ、及び適切な傾斜角度で存在する、異なる傾斜のセグメントが、視射角以外で見ても、反射光の高い強度を可能にするためである。外側にパターニングを有するセグメント上の屈折によって、かつ内側にパターニングを有するセグメント上の反射によって、カバープレートの視射角以外の方向に十分な強度で光を散乱する、十分に傾斜したセグメントが常に存在する。
【0025】
ここで、及び以下で使用するように、「視射角」という用語は、セグメントの平面に対する法線を指す「局所視射角」とは区別して、カバープレートの平面に対する法線を指す。視射角と局所視射角とを等しくすることができるが(セグメントはカバープレートの平面に対して平行である)、しかしながら、一般的に言えば、視射角と局所視射角とは異なっている(セグメントはカバープレートの平面に対して傾斜している)。
【0026】
その結果、視射角に反射しない(すなわち、散乱する)光の強度が比較的高く、かつこのようなパターン化領域のない反射面と比較して、入射方向及び見る方向に対して、ほんのわずかにしか角度依存性を有さないことを達成することができる。光干渉層によって、視射角以外に反射される光が、光干渉層の屈折率及び層厚に応じて色選択を受け、それによって、カバープレートの表面が、比較的角度依存性の少ない均一な色を有することができるようになっている。干渉層は、できる限り狭帯域での反射と、広帯域での透過とを備えるフィルターとしての役割を果たす。
【0027】
この点に関して、有利には、パターン化領域は、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μm、好ましくは少なくとも10μm、特に好ましくは少なくとも15μmである高さプロファイルを有する。このようなパターン化領域は、カバープレート(例えば、カバーガラス)のエッチングによって作り出すことができる。この点に関して、同様に有利には、パターン化領域は、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも50μm、好ましくは少なくとも100μmである高さプロファイルを有する。このようなパターン化領域は、カバープレート(例えば、カバーガラス)の圧延(ローリング)によって作り出すことができる。したがって、本発明は、有利には、カバープレートの少なくとも一つのパターン化領域を、エッチング又は圧延(ローリング)によって形成し、それによって上記の高さプロファイルを形成することができるファサード構成要素を提供する。しかしながら、このパターンは、カバープレート上に、透明でありかつパターン化した層を適用することによっても作り出すことができる。この層は、カバープレートと同じ(又は少なくとも非常に類似した)屈折率を有していなければならない。本発明によれば、カバープレートの表面のパターニングは、そのような透明でありかつパターン化した層を適用することも含むべきである。
【0028】
上述したカバープレートのパターン化領域の特性は、顕微鏡、特に共焦点顕微鏡又はスタイラスプロフィロメータのような通常の測定装置によって測定することができる。
【0029】
好ましくは、(それぞれカバープレートの平面に対して)45°及び15°の視野角、及び(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、本発明の第1の態様によるファサード要素の(コーティングされていない)カバープレートの少なくとも一つのパターン化領域によって、少なくとも10の反射光の明度Lを生じさせることを達成する。好ましくは、少なくとも15、より好ましくは少なくとも20の反射光の明度Lが生じる。この測定時に、黒色のカバーを、特徴付ける側(すなわち、内面)とは反対側を向いた(コーティングされていない)カバープレートの側に取り付ける。測定にはD65光源を使用し、明度Lを市販のマルチアングル分光計(開口角10°)で測定する。測定のための設定は、
図26に関連して以下で詳細に説明する。これに関しては、ヨーロッパ規格EN ISO 11664-4の全体を参照するものとする。
【0030】
したがって、本発明の第1の態様によれば、本発明は、透明なカバープレートと、このカバープレートに取り付けられた不透明な裏面要素とを備えたファサード要素を提供し、
このカバープレートが、外部環境に面する外面と、裏面要素に面する内面とを有し、この外面は、少なくとも一つのパターン化領域を有し、この領域の上に所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が配置されており、このパターン化領域が、以下の特徴を有する、ファサード要素を提供する:
- パターン化領域が、カバープレートの平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- パターン化領域の少なくとも50%は、カバープレートの平面に対して傾斜する複数のセグメントから構成されており、ここで、カバープレートの平面を基準として、このセグメントの少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつこのセグメントの少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- このセグメントは、それぞれ平坦であり、かつ少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、ここで、このセグメントは、それぞれ、外面上の光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
【0031】
ここで、黒色の裏面を備えるパターン化した、コーティングされていないカバープレートは、(それぞれ、カバープレートの平面に基づいて)45°及び15°の視野角、及び(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施することが有利である。
【0032】
同様に、本発明の第1の態様によれば、本発明は、透明なカバープレートと、このカバープレートに取り付けられた不透明な裏面要素とを備えたファサード要素を提供し、ここで、このカバープレートは、外部環境に面する外面と、裏面要素に面する内面とを有し、この外面は、少なくとも一つのパターン化領域を有し、この領域の上に、所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が配置されており、ここで、黒色の裏面を備え、かつ少なくとも一つのパターン化領域を有する、コーティングされていないカバープレートを、(それぞれ、カバープレートの平面に基づいて)45°及び15°の視野角、及びそれぞれの視射角から(両方向に)45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施する。
【0033】
本発明の第1の態様による本発明のファサード要素の好ましい実施形態では、カバープレートの外面には少なくとも一つのパターン化領域が設けられており、その上に着色光干渉層が配置されている。さらに、カバープレートの内面にはパターン化領域がなく、かつ光干渉層もない。この内面は、好ましくは滑らかである(製造の不正確さの限度内で)。光干渉層は、好ましくは、カバープレートの外面上に直接配置する(言い換えれば、追加の中間層なしで配置する)。
【0034】
本発明の第1の態様による本発明のファサード要素の別の好ましい実施形態では、カバープレートの外面には少なくとも一つのパターン化領域が設けられており、その上に着色光干渉層が配置されている。さらに、内面にはパターン化領域がなく、ここで、所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層がカバープレートの内面に配置されている。この内面は、好ましくは滑らかである(製造の不正確さの限度内で)。カバープレートの外面の光干渉層に関する上述の記載は、カバープレートの内面の光干渉層に類似して適用される。この2つの光干渉層は、互いに同じであっても異なっていてもよい。特に、光を反射するための2つの光干渉層を、一つの同じ波長範囲内で実施する。しかしながら、光を反射するための2つの光干渉層を、異なるか又は部分的にのみ重複する波長範囲内で実施することも可能である。2つの光干渉層の層厚及び屈折率は、互いに同一又は異なるものとすることができる。この手段により、ファサード要素の色をさらに良好に定義することができる。さらに、混合色を生成することができる。
【0035】
本発明の第1の態様による本発明のファサード要素の別の好ましい実施形態では、カバープレートの外面には少なくとも一つのパターン化領域が設けられており、その上に着色光干渉層が配置されている。さらに、内面は、少なくとも一つのパターン化領域を有し、その上に所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が配置されている。カバープレートの外面のパターン化領域に関する上述の記載は、カバープレートの内面のパターン化領域に対して類似的に適用される。内面のパターン化領域及び外面のパターン化領域は、互いに同じであっても異なっていてもよい。カバープレートの内面上の追加の光干渉層について、ファサード要素の上記の実施形態におけるこの点に関する記述が同様に適用され、ここで、2つの光干渉層の層厚及び屈折率は、互いに同じであっても異なっていてもよい。これらの手段を通じて、ファサード要素の色をさらに良好に定義することができる。さらに、混合色を生成することができる。
【0036】
上述したすべての実施形態に共通して、光が干渉層を有するパターン化した外面に当たると、反射及び干渉の結果として、視射角以外でも、高い強度でありかつ角度依存性がほとんどない色が発現する。内面上の追加の干渉層及び/又はパターニングによって、この効果をさらに強化することができる。
【0037】
本発明の第2の態様によれば、透明なカバープレートと、カバープレート上に取り付けられた不透明な裏面要素とを有するファサード要素が提示される。不必要な繰り返しを避けるために、本発明の第1の態様によるファサード要素に対する相違点を説明し、それ以外は上述した説明を参照するものとする。特に、光干渉層に関する上記の説明が同様に適用される。しかしながら、本発明の第2の態様によるファサード要素のカバープレートの少なくとも一つのパターン化領域は、以下に説明するように、本発明の第1の態様によるファサード要素のカバープレートの少なくとも一つのパターン化領域とは異なる。
【0038】
本発明の第2の態様によるファサード要素では、所定の又は事前に定義することができる波長範囲内の光を反射するための着色した光干渉層が、カバープレートの内面に配置されている。好ましくは、光干渉層をカバープレートの内面上に直接(別の中間層を伴わずに)配置する。さらに、カバープレートの内面及び/又は外面は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域を有し、ここで、外面が少なくとも一つのパターン化領域を有するか、あるいは所定の又は事前に定義可能な波長範囲内の光を反射するための追加の光干渉層を外面上に配置するかのいずれかを条件とする。好ましくは、光干渉層をカバープレートの外面上に直接(別の中間層を伴わずに)配置する。これは、外面が少なくとも一つのパターン化領域を有する場合に、外面上に光干渉層が配置されないことを意味する。
【0039】
以下に説明するように、本発明の第2の態様のすべての実施形態に共通して、光が、少なくとも1回カバープレートを通過し、かつ内側の干渉層上で反射されなければならず、それによって、角度安定性を改善しながら所望の色度を達成するようになっている。
【0040】
本発明の第2の態様によるファサード要素のカバープレートの少なくとも一つのパターン化領域は、カバープレートの平面に対して垂直に、山(隆起)と谷(くぼみ)とを有する高さプロファイルを有し、山と谷との間の高さの差の平均は、少なくとも2μmであり、好ましくは、ただし必須ではないが、透明カバープレートの厚さの最大20%である。また、外面のパターン化領域の少なくとも50%は、異なる傾斜の複数のセグメント又はファセットから構成されている。ここで、セグメントの少なくとも20%は、カバープレートの平面を基準にして、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、セグメントの少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有する。有利には、しかし必須ではないが、セグメントの30%未満が45°を超える傾斜角を有する。パターンは、周期的ではなく、好ましくは異方性である。しかしながら、特殊な光学効果のために、周期的構造と異方性構造とを用いることもできる。内面が少なくとも一つのパターン化領域を有する場合、内面のパターン化領域のセグメントは、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、かつ内面上の光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。光干渉層が複数の屈折層からなる場合、少なくとも一つのゾーンのセグメントは、それぞれ、最小の層厚を有する屈折層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。セグメントがそれぞれ、光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有するゾーンは、パターン化領域に相当することができ、すなわち、このゾーンとパターン化領域とは同一である。原則として、セグメントの粗さについての要件は、光干渉層をパターン化領域上に配置する場合にのみ満たされなければならない。これは、内面の少なくとも一つのパターン化領域についてのみ当てはまる。外面が少なくとも一つのパターン化領域を有するか、又は光干渉層を外面上に配置するかのいずれかであって、外面のパターン化領域上に光干渉層は存在しないので、外面が少なくとも一つのパターン化領域を有する場合には、パターン化領域のセグメントの粗さに対する必須要件はない。
【0041】
したがって、内面が少なくとも一つのパターン化領域を有する場合には、このパターン化領域は、複数の平坦(平面)セグメントを有する。本発明に関して、平坦な(平面の)セグメントは、非湾曲面によって形成することができる。しかしながら、平坦(平面)セグメントがわずかに湾曲した表面によって形成されていてもよい。本発明に関して、セグメントの各点において次のことが当てはまるとき、セグメントはわずかに湾曲している。すなわち、セグメントのある点において、1μm2の面積を有する(仮想)接平面が構成される場合に、接平面に対する法線方向に基づくセグメントの面と接平面との間の間隔は、50nm未満である。
【0042】
本発明に関して、「パターニング」又は「パターン化領域」との用語は、本発明の第2の態様によるファサード要素に関連したカバープレートの外面又は内面の領域を指し、この領域では、上記の段落に記載した特徴が組み合わせて存在する。
【0043】
内側の干渉層は比較的高い屈折率を有する界面であるので、光は、視射角以外であっても高い強度と低い角度依存性を有するカバープレートの内側及び/又は外側のパターン化した面によって反射される。外側にパターニングを有すると、光は、既に空気/カバープレートの界面で屈折し、かつ様々な角度から拡散的に内側の干渉層に当たる。内側だけにパターニングを有するときは、本発明によれば、異なる傾斜角を有する多くの表面セグメントが利用可能であるので、光の散乱はこの内側の界面で生じる。さらに、着色した光干渉層の結果として、良好な均一の色印象が達成される。干渉層は、できる限り狭帯域での反射と、広帯域での透過とを備えたフィルターとしての役割を果たす。
【0044】
好ましくは、第2の態様による本発明のファサード要素の(コーティングされていない)カバープレートの少なくとも一つのパターン化領域によって、45°及び15°(それぞれ、カバープレートの平面に対する法線に基づく)の視野角、及び(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10の反射光の明度Lが生じることが達成される。好ましくは、少なくとも15、より好ましくは少なくとも20の反射光の明度Lが生じる。この測定時に、黒色のカバーを、特徴付ける側(すなわち、内面)とは反対側を向いた(コーティングされていない)カバープレートの側に取り付ける。測定にはD65光源を使用し、明度Lを市販のマルチアングル分光計(開口角10°)で測定する。測定のための設定は、
図26に関連して以下で詳細に説明する。これに関しては、ヨーロッパ規格EN ISO 11664-4の全体を参照するものとする。
【0045】
したがって、本発明の第2の態様によれば、本発明は、透明なカバープレートと、このカバープレートに取り付けられた不透明な裏面要素とを備えたファサード要素であって、
このカバープレートが、外部環境に面する外面と、裏面要素に面する内面とを有し、
所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が、内面に配置されており、
内面及び/又は外面は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域を有し、
外面が少なくとも一つのパターン化領域を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層が外面に配置されているかのいずれかであり、
このパターン化領域が以下の特徴を有する、ファサード要素を提供する:
- パターン化領域が、カバープレートの平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、この山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- パターン化領域の少なくとも50%は、カバープレート平面に対して傾斜する複数のセグメントから構成されており、ここで、カバープレートの平面を基準として、セグメントの少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつセグメントの少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- 内面が少なくとも一つのパターン化領域を有するとき、このパターン化領域のセグメントは、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、かつ内面上の光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
【0046】
同様に、本発明の第2の態様によれば、本発明は、透明なカバープレートと、このカバープレートに取り付けられた不透明な裏面要素とを備えたファサード要素であって、
このカバープレートが、外部環境に面する外面と、裏面要素に面する内面とを有し、
所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が、内面に配置されており、
内面及び/又は外面は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域を有し、
外面が少なくとも一つのパターン化領域を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層が外面に配置されているかのいずれかであり、
黒色の裏面を備え、かつ少なくとも一つのパターン化領域を有する、コーティングされていないカバープレートが、(それぞれ、カバープレートの平面に基づき)45°及び15°の視野角、並びに(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施されている、
ファサード要素を提供する。
【0047】
本発明の第2の態様による本発明のファサード要素の好ましい実施形態では、光干渉層をカバープレートの内面上に配置し、ここで、カバープレートの内面はパターン化領域を有さず、かつ外面は少なくとも一つのパターン化領域を有し、ここで、さらなる光干渉層は外面上には配置しない。内面は、好ましくは滑らかである(製造の不正確さの限度内で)。ファサード要素の外面のパターン化領域のセグメントについては、粗さの要件はない。パターン化した外面は、比較的大きな微視的粗さを有することさえ可能である。この界面では、透過、屈折、及び散乱のみが起こるが、干渉は起こらない。本発明によるファサード要素のこの実施形態では、カバープレートの外面をカバープレートの光屈折率よりも小さい光屈折率を有する(例えば、薄い)反射防止層でコーティングすることが有利であり得る。これにより、カバープレート(例えば、ガラス)の実質的に白色の反射を防止することができ、かつ色の彩度レベルが増加する。しかしながら、外面上の追加的な層は、カバープレートと同じ屈折率を有することもできる。この場合に、この層は、湿気や空気のその他の腐食成分からカバープレートを保護するためだけの役割を果たす。エッチングよって作製したサテンガラスは、平面ガラス又は圧延ガラスよりも湿熱に対してより影響を受けることがわかっている。エッチングしたソーダ石灰ガラスの場合、この追加の層は、例えば、薄いスパッタリングされたSiO2層とすることができる。
【0048】
本発明の第2の態様による本発明のファサード要素の別の好ましい実施形態では、カバープレートの内側に光干渉層を配置し、ここで、カバープレートの内側は少なくとも一つのパターン領域を有し、かつ外面は少なくとも一つのパターン領域を有し、外面にはそれ以上の光干渉層は配置しない。内面のパターン化領域及び外面のパターン化領域は、互いに同じであっても異なっていてもよい。ファサード要素の外面のパターン化領域のセグメントについては、粗さに対する要件はない。パターン化した外面は、比較的大きな微視的粗さを有することさえ可能である。この界面では、透過、屈折、及び散乱のみが起こるが、干渉は起こらない。パターン化した領域上に光干渉層が配置されるので、上述した粗さに関する要件は、ファサード要素の内面のパターン化領域のセグメントに適用される。外面をパターン化し、かつ干渉層が内面上にあるときに、角度安定性は、異なって傾斜する複数のセグメント上のパターン化した外面を通じて、光が入射して屈折し、異なる角度で干渉層に当たり、かつ干渉及び反射後に、光がカバープレートから出ていきながらパターン化した外面をもう一回通過し、そして、屈折によって光が再びその方向を変えるという事実に起因する。
【0049】
本発明の第2の態様による本発明のファサード要素の別の好ましい実施形態では、カバープレートの内面に光干渉層を配置し、ここで、カバープレートの内面が少なくとも一つのパターン領域を有し、かつ外面はパターン領域を有さず、外面にはさらなる光干渉層を配置しない。外面は、好ましくは滑らかである(製造の不正確さの限度内で)。光干渉層は、パターン化領域上に配置されるので、粗さに関する上述した要件は、ファサード要素の内面のパターン化領域のセグメントに適用される。本発明によるファサード要素のこの実施形態では、カバープレートの外面をカバープレートの光屈折率よりも小さい光屈折率を有する(例えば、薄い)反射防止層でコーティングすることが有利であり得る。これにより、ガラスカバープレートの実質的に白色の反射を防止することができ、色の彩度レベルが増加する。
【0050】
本発明の第2の態様による本発明のファサード要素の別の好ましい実施形態では、カバープレートの内面に光干渉層を配置し、ここで、カバープレートの内面が少なくとも一つのパターン領域を有し、かつ外面にさらなる光干渉層を配置しながら、外面はパターン領域を有さない。外面は、好ましくは滑らかである(製造の不正確さの限度内で)。光干渉層は、パターン化領域上に配置されるので、粗さに関する上述した要件は、ファサード要素の内面のパターン化領域のセグメントに適用される。この2つの光干渉層は、互いに同じであっても異なっていてもよい。特に、光を反射するための2つの光干渉層は、一つの同じ波長範囲内で実施することができる。しかしながら、光を反射するための2つの光干渉層を、異なるか又は部分的にのみ重複する波長範囲内で実施することも可能である。また、平滑な外側の干渉層を中間色の反射防止層とし、それによって、全体として反射光の白色成分を低減することができる。色は、干渉層を有するパターン化した内側での反射によって作り出される。しかしながら、平滑な外側の干渉層は、内側で作り出された色を強めるか、又は異なる波長を有する追加の色成分と混合する着色層であってもよい。
【0051】
本発明の第2の態様の上述したすべての実施形態に共通して、光は、カバープレートを少なくとも1回通過し、かつ内側の干渉層上で反射されなければならず、それによって、出射後に、改善した角度安定性を有する所望の色度を達成するようになっている。
【0052】
以降の記述は、本発明の第1の態様又は第2の態様によるファサード要素に等しく言及する。
【0053】
本発明によるファサード要素では、パターン化したカバープレートの結果として、光は、視射角以外であっても高い強度でありかつ低い角度依存性で反射される。色を与える役割を果たす少なくとも一つの光干渉層の結果として、非常に均一な色印象が生成される。
【0054】
本発明によるファサード要素の有利な実施形態では、(どちらの面をパターン化するのかに応じて)外面又は内面のパターン化領域の少なくとも80%、特に好ましくは少なくとも90%は、カバープレートの平面に対して傾斜する複数のセグメントから構成されている。セグメントの数を増やすことによって、カバープレートの表面のパターン化領域によって反射される光の強度が、視射角以外であってもさらに増大させることができ、かつその角度安定性をさらに増大させることができる。
【0055】
本発明によるファサード要素の別の有利な実施形態では、少なくとも一つのパターン化領域の複数のセグメントの少なくとも30%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し;このセグメントの少なくとも40%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ好ましくは、ただし必須ではないが、このセグメントの10%未満は、45°を超える傾斜角を有する。特に好ましくは、このセグメントの少なくとも40%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し;このセグメントの少なくとも50%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ好ましくは、ただし必須ではないが、このセグメントの10%未満は、45°を超える傾斜角を有する。15°未満の小さい傾斜角を有する比較的多くのファセット(小平面)が存在する場合、基本的に、視射角に近い視野角での反射強度のみが生じ(パターン化していない面の場合のように)、これは、本発明によれば望ましくない。より急勾配のファセットでは、反射光の角度依存性は低減するが、多数の非常に急勾配のファセット(45°を超えるファセット)では、多重反射がますます発生する可能性があり、これは不都合となる。加えて、多くのコーティング方法では、平坦でありかつ急勾配の表面セグメント上で、同じ層厚の適合する被覆を同時に確保することは困難である。したがって、光干渉層の層厚は、傾斜角に依存し、ここで再び、望ましくない角度依存性をもたらす。
【0056】
この点で最も好ましいのは、複数のセグメントがそれぞれ、0°を超え、かつ最大45°である傾斜角を有する実施形態である。前述の条件にしたがって、視射角以外でも非常に高い強度の反射光を達成することができると同時に、特に強度の角度依存性がほとんどない、非常に高い強度の反射光を達成することができる。パターンは、周期的ではなく、異方性であることが好ましい。しかしながら、特定の光学的効果のために、周期的パターン及び/又は異方性パターンを使用することもできる。ピラミッド状(角錐)、正方形状、若しくは六角形状のハニカムパターン、又は半球のような周期的でありかつ異方性のパターンも、ガラス延伸中にローリングを用いて良好に作り出すことができる。これらは、魅力的な光沢効果及び色効果のために使用することができる。表面パターンが上述の条件を満足するとき、ファサード要素は、視射角以外での角度に対する色度の減少が著しく低下する。しかしながら、角度依存性は、カバープレートの平面における配向に対して異方性である。
【0057】
少なくとも一つの光干渉層は、一つ又は複数の屈折層を含むことができ、特に、一つ又は複数の屈折層でできている。屈折層は、一つの同じ材料(同じ組成を有する)でできており、特に、層の厚さ全体にわたって均一な(等しい)屈折率を有する。光干渉層が複数の屈折層を含む場合、少なくとも2つの屈折層は、互いに異なる材料でできており、かつ異なる屈折率を有する。有利には、少なくとも一つの屈折層は、1.7を超え、好ましくは2.0を超え、特に好ましくは2.3を超える屈折率nを有する。原理的には、屈折率が大きいほど、反射光の角度依存性が低くなり、それによって、色印象の角度依存性をさらに低下させることができる。
【0058】
有利には、光干渉層は、TiOx、ZrOx、SiC、及びSi3N4から選択された少なくとも一つの化合物を含む。光干渉層が2層、3層、又はそれ以上の層を有する場合、光干渉層は、好ましくは、MgF2、Al2O3、SiO2、及び酸窒化ケイ素から選択される少なくとも一つの化合物を含む。これらは、比較的低い屈折率を有する化合物である。
【0059】
本発明によるファサード要素では、パターン化表面と、少ない数(例えば、1~3個の屈折層)だけの屈折層を有する光干渉層との組み合わせにより、良好な色印象をすでに達成することができる。屈折層の数が少ないために、ファサード要素の生産が簡素化され、製造コストが低減する。
【0060】
有利には、ファサード要素の少なくとも一つの光干渉層(特に、全ての光干渉層)は、正確に1つの屈折層を含み(又はその屈折層でできており)、その屈折率nは、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
【0061】
同様に、有利には、ファサード要素の少なくとも一つの光干渉層(特に、すべての光干渉層)は、正確に2つの屈折層を含み(又はそれらの屈折層でできており)、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有するカバープレート上に存在し、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、第1の屈折層上に存在する。屈折率の差の量(絶対値)について、|n1-nd|>0.3 及び |n2-n1|>0.3であり、かつ屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
【0062】
同様に、有利には、ファサード要素の少なくとも一つの光干渉層(特に、すべての光干渉層)は、正確に3つの屈折層を含み(又はそれらの屈折層でできており)、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有するカバープレート上に存在し、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、第1の屈折層上に存在し、第3の屈折率n3を有する第3屈折層が、第2の屈折層上に存在する。屈折率の差の量(絶対値)について、|n3-n2|>0.3、|n2-n1|>0.3、及び|n1-nd|>0.3である。ここで、屈折率の値は、次のいずれかである:n1>n2 及び n3>n2、あるいはn1<n2 及び n3<n2。さらに、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
【0063】
正確に1つ、正確に2つ、又は正確に3つの屈折層を有する光干渉層は、結果として、ファサード要素の均一な色印象を、ファサード要素の簡素化した生産と、より低い生産コストで達成することができる。2層又は3層の層の結果として、色強度、言い換えれば明度(明るさ)と彩度、すなわち、特定の狭い波長範囲での反射を増加させることができる。比較的高い屈折率の結果、角度依存性が低下する。3つを超える層を有する積層体でできた干渉層と本発明によるパターン化したカバープレートとの組み合わせ、及び提示した実施形態もまた、本発明の範囲内にあるが、製造はより複雑である。例えば、高屈折率と低屈折率を交互に有する4層の屈折層によって、透過を改善しながら反射光の帯域幅をさらにいっそう減少させることができる。
【0064】
カバープレートのパターン化領域では、入射光ビームの反射が、視射角以外でも比較的高い強度で発生する。この目的のために、このパターン化領域は、50%を超える、特に好ましくは90%を超える反射ヘイズが存在するように、好ましくは実施される。反射ヘイズは、市販のヘイズ計によって測定することができる。ASTM D1003によれば、ヘイズは、全反射に対する反射光の拡散割合の比である。
【0065】
本発明の第1の態様による本発明のファサード要素では、少なくとも一つのゾーンが提供され、このゾーンでは、セグメントは、外面上の光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有し、これによって、反射光の建設的干渉又は相殺的干渉が可能になる。本発明の第2の態様による本発明のファサード要素については、光干渉層がその上に配置されるパターン化した内面のセグメントに対してのみ、粗さに類似の条件が適用される。有利には、このゾーンは、カバープレート全体にわたって延在する。本発明の一実施形態によれば、パターン化領域は、少なくとも一つの他のゾーン、すなわち、(サブ)領域を有し、この領域では、セグメントは、それぞれ、光干渉層上で干渉が生じないような平均粗さを有する。例えば、ここでは、セグメントは干渉層の層厚の50%~100%の平均粗さを有する。これらのゾーンでは、ファサード要素は、光干渉層によって生成する色を有さない。
【0066】
不透明な裏面要素をカバープレートに固定して接着する。裏面要素は、それ自体が色を有していてよく、裏面要素の色は、ファサード要素の全体の色に影響を及ぼす。特に、裏面要素の色は、着色したソーラーモジュールの不透明な背景に対応するように選択することができ、言い換えれば、裏面要素は、光学的に活性な太陽電池に相当する色を有することができる。好ましくは、裏面要素は、無彩色、暗色、及びマット(艶消し)である。このため、不活性なファサード要素の色印象とその角度依存性は、それに対応して製造された薄膜モジュールをベースとするモジュールに特に良く適合させることができる。これらの特性は、以下のように記述することができる:
- 最大50、好ましくは45未満、又は40未満のL値;
- 最大5、好ましくは2未満、又はより好ましくは1.5未満の彩度c=(a2+b2)1/2。
【0067】
光沢を防止するために、以下の要件を加えることもできる:
- 少なくとも90%の反射ヘイズ。反射ヘイズは、全反射光における拡散反射光の割合である。
【0068】
裏面要素は、例えば、カバープレートの内面のコーティングの形態で実施される。裏面要素は、同様に、例えば、カバープレート(コーティングではない)の内面に固定して接着した別個の物体の形態で、例えばパネルの形態で実施することができる。この物体は、耐荷重性であっても、又は耐荷重性でなくてもよく、特に、耐荷重性の物体としてはキャリアプレートとなり得る。
【0069】
本発明によるファサード要素の特に好ましい実施形態によれば、裏面要素は、下記のものとして実施される:
- カバープレートの裏面コーティング、又は
- 透明な接着剤、特に、透明な接着フィルムによって、カバープレートに固定して接着した不透明なフィルム、又は
- 透明な接着剤、特に、透明な接着フィルムによって、カバープレートに固定して接着した不透明な剛体。
【0070】
本発明は、さらに、上記のような本発明の第1の態様による本発明のファサード要素を製造する方法に関する。
【0071】
ここで、第1の工程(a)では、外部環境に面することを意図した外面と、反対側の内面とを有する平坦な透明カバープレートを提供する。
【0072】
次に、単一の第2の工程(b1)、(b2)、又は(b3)を、以下の3つの(択一的)工程から選択し、かつ実施する:
【0073】
(b1)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、かつパターン化した領域上に光干渉層を適用する。この場合、内面はパターン化されておらず、かつ光干渉層を内面上には適用しない。
【0074】
(b2)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、外面のパターン化した領域に光干渉層を適用し、かつ内面に別の光干渉層を適用する。この場合、内面はパターン化されていない。
【0075】
(b3)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、外面のパターン化した領域に光干渉層を適用し、少なくとも一つの領域において内面をパターニングし、かつ内面のパターン化した領域に別の光干渉層を適用する。
【0076】
加えて、第3の工程(c)では、カバープレートの内面に裏面要素を取り付ける。第2の工程(b1)を実施する場合、第3の工程(c)を第2の工程(b1)の前に実施することもできる。そうでなければ、第1、第2及び第3の工程を、(a)、(b2)又は(b3)、(c)の順序で実施する。
【0077】
本発明はさらに、上述したように、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素を製造するための方法に関する。
【0078】
ここで、第1の工程(a)では、外部環境に面することを意図した外面と、反対側の内面とを有する平坦な透明カバープレートを提供する。
【0079】
次に、単一の第2の工程(b1)、(b2)、(b3)、又は(b4)を、以下の4つの(択一的)工程から選択し、かつ実施する:
【0080】
(b1)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、かつ内面上に光干渉層を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面上には適用しない。また、内面はパターン化されていない。
【0081】
(b2)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、少なくとも一つの領域において内面をパターニングし、かつ内面のパターン化した領域上に光干渉層を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面上には適用しない。
【0082】
(b3)少なくとも一つの領域において内面をパターニングし、かつ内面のパターン化した領域上に光干渉層を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面上には適用しない。また、外面はパターン化されていない。
【0083】
(b4)少なくとも一つの領域において内面をパターニングし、内面のパターン化した領域上に光干渉層を適用し、かつ外面上にさらなる光干渉層を適用する。この場合、外面はパターン化されていない。
【0084】
加えて、第3の工程(c)では、カバープレートの内面に裏面要素を取り付ける。第1、第2及び第3の工程を、この順序で実施する。
【0085】
上記の方法では、外面又は内面のパターニングは、外面又は内面を形成するカバープレート上に、少なくとも一つのパターン化領域を設けた透明層を適用することも含む。
【0086】
本発明はさらに、ファサード要素として使用される(光起電活性の)着色ソーラーモジュールと組み合わせた、建物外面(建物壁)又は独立壁、例えば、プライバシー壁又はノイズバリアの(一体化した)構成要素としての、本発明によるファサード要素の使用を提供する。特に、これらのソーラーモジュールは、序論で述べた未公開の欧州特許出願第18186153.5号及び第18186161.8号に記載されている。
【0087】
本発明の様々な実施形態は、個別に、又は任意の組合せで実現することができる。特に、上記した特徴及び以下に述べる特徴は、示された組み合わせだけでなく、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、他の組み合わせで、又は単独でも使用することができる。
【0088】
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。これらの図面は、正確な縮尺のとおりのものではなく、簡略化して描写されている。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【
図1】本発明によるファサード要素の実施形態の基本構造の概略断面図である。
【
図2】本発明によるファサード要素の実施形態の基本構造の概略断面図である。
【
図3】本発明によるファサード要素の実施形態のカバープレートの概略断面図である。
【
図4】本発明によるファサード要素についての典型的な光の関係の概略図である。
【
図5】
図3のカバープレートのパターン化領域における反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図6】
図3のカバープレートのパターン化領域における反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図7】
図3のカバープレートのパターン化領域における反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図8】
図3のカバープレートのパターン化領域における反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図9】光干渉層における光線の干渉の概略図である。
【
図10】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図11】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図12】
図11のファサード要素におけるカバープレート上の反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図13】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図14】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図15】
図14のファサード要素のパターン化領域における反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図16】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図17】
図16のファサード要素のカバープレート上の反射の際の例示的な光路の概略図である。
【
図18】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図19】本発明によるファサード要素のカバープレートのさらなる実施形態の概略断面である。
【
図20】本発明によるファサード要素の裏面要素の例示的な実施形態である。
【
図21】本発明によるファサード要素の裏面要素の例示的な実施形態である。
【
図22】本発明によるファサード要素の裏面要素の例示的な実施形態である。
【
図23】本発明によるファサード要素の裏面要素の例示的な実施形態である。
【
図24】本発明の第1の実施形態によるファサード要素を製造するための本発明による方法を説明するためのフローチャートである。
【
図25】本発明の第2の実施形態によるファサード要素を製造するための本発明による方法を説明するためのフローチャートである。
【
図26】マルチアングルでの色測定のための測定方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0090】
図1は、全体として番号1として言及する本発明の例示的な実施形態によるファサード要素の構造を、断面図(ファサード要素の表面に垂直な断面)で概略的に示したものである。ファサード要素1は、透明なカバープレート2と、不透明な裏面要素3とを含む。カバープレート2は、例えばガラスペインであり、かつ好ましくは、ソーダ石灰ガラスのような低吸収性のガラスでできている。カバープレート2は、外部環境に面する外面4と、裏面要素3に面する内面5とを有している。また、カバープレート2を複合体として実施し、かつ特に、透明なコアを有する複合体であって、このコアと同じ光屈折率を有する別の透明材料(例えば、サンドイッチ状の材料)に埋め込まれたコアを有する複合体から構成することも可能である。このため、この材料から外面4及び内面5を形成する。これは、
図1には詳細に示されていない。ここで、裏面要素3は、例えば、内面5全体にわたって延在する内面5のコーティングの形態で実施される。このコーティングは、一つ又は複数の層からなることができる。コーティングとしては、例えば、ラッカー、ポリマー層、ポリマーフィルム、又は金属酸化物粉末、炭素、若しくは半導体材料でできたる無機物層を使用することができる。
【0091】
裏面要素3の層厚は、コーティングの所望の光学特性が確保される限り、自由に選択することができる。必要に応じて、裏面要素3を、例えば、さらなるコーティング又はフィルムの形態で実施される裏面カバーによって、環境の影響から保護することができる。裏面要素3は耐荷重性ではなく、そのため、カバープレート2が、ファサード要素1として使用するための特定の要件を満たさなければならないようになっている。例えば、フレーム、ブラケット、又は裏面レールを使用することによって、特に、機械的荷重容量及び建築構造物への適切な接続能力を保証しなければならない。この目的のために、カバープレート2は、好ましくは、機能強化ガラス、例えば、熱強化ガラス、いわゆる「単一ペイン安全ガラス」(ESG)、又はアニールガラス(TVG)でできている。コーティングは不透明であり、かつ例えば、事前に定義可能な色を有することができ、それによって、コーティングの背景色によって、ファサード要素の全体的な色印象を所望に応じて作り出されるようになっている。この目的のために、裏面要素が、無彩色、暗色、及びマット(艶消し)であることも同様に可能である。
【0092】
ここで
図2を参照する。
図2には、本発明によるファサード要素1の別の例示的な実施形態の構造が、断面図を使用して概略的に示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図1の例示的な実施形態との相違のみを説明し、それ以外の点は、上記の説明を参照するものとする。したがって、裏面要素3は、コーティングではなく、むしろ、カバープレート2とは独立して存在し、かつ規定された空間形状を有する別個の物体であり、ここでは、例えば、透明な接着剤層6(例えば、積層フィルム)によってカバープレート2の内面5に固定して接着している。原則として、カバープレート2と裏面要素3との固定した接着のために、任意の適切な接合技術、例えば、粘着又はグラウトを使用することができる。接合に使用する透明材料(例えば、接着剤層、積層フィルム、又はグラウト)が、1.4を超えかつ1.6未満の屈折率を有する接合方法が有利である。さもなければ、ファサード要素1の結果として得られる色が、望ましくないことに変わる可能性がある。
【0093】
裏面要素3は、ここでは、例えば、カバープレート2の内面5に固定して接着するための接触面7を有する平坦なパネルの形態で実施される。裏面要素3は、内面5を完全に覆っている。カバープレート2とパネル状の裏面要素3とは複合体を形成している。ここで別個の物体として実施される裏面要素3は、耐荷重性であっても、又は耐荷重性でなくてもよい。この例示的な実施形態では、パネル状の裏面要素3は、耐荷重性(キャリアプレート)であり、それ自体又はカバープレート2と共にファサード要素1の耐荷重容量を確保するために、この目的に適した機械的特性を有する。このようにして製造されたファサード要素は、簡単な方法で建物構造に接続することができ、全体として、建物外面のファサード要素としての要件を満たさなければならない。
【0094】
パネル状の裏面要素3は、例えば、繊維複合材、ガラス、石、金属、又はセラミックでできており、特に、例えば、セラミックスクリーン印刷インキ、又は有機ガラス色、又は適切な無機薄膜のような色を有しており、所望の背景色を提供することができる。また、裏面要素3自体の材料が、既に所望の色を有することも可能である。裏面素子3は、例えば、ガラスの母材に着色したガラスでできている。また、CIGS薄膜ソーラーモジュールと組み合わせて、ファサードの特に均一な色印象を達成するためには、連続製造からの廃棄物として生じるCIGS薄膜を使用することも可能である。ガラス裏面要素3は、従来技術の積層方法を用いて簡単な方法でガラスカバープレート2に接合することができる。裏面要素3は、例えば、金属シート、金属箔であるか、又は金属複合材料でできている。金属シート又は金属箔は、例えば、コーティングのための陽極酸化によって処理することができ、それによって、所望の光学特性が発現するようになっている。同様に、裏面要素3は、屋外での使用に適した建築材料から作製することができ、例えば、繊維セメントパネル、コンクリートパネル、織物強化若しくは繊維強化コンクリートシェル、木材/木材繊維材料、プラスチック、又は他の非金属複合材料から作製することができる。材料の表面は、使用する材料に相応する着色技術を用いて設計することができ、それによって、所望の光学特性が得られるようになっている。
【0095】
ファサード要素1の実施形態に応じて、カバープレート2の外面4及び/又は内面5を、(例えば、エッチング、サンドブラスト、又は延伸プロセス中にローリングによって)パターン化する。
図1及び
図2には示されていないが、カバープレート2の外面4及び/又は内面5少なくとも一つの光干渉層を有する。これについて以下に詳細に説明する。
【0096】
図1又は
図2のファサード要素1の構造は、本発明の第1の態様及び第2の態様によるファサード要素において等しく使用することができる。
【0097】
図3は、本発明の第1の態様による本発明のファサード要素1の実施形態を説明するものであり、例示的なパターニングを有するカバープレート2のみが示されている。ファサード要素は、特に、
図1又は
図2のように実施することができる。したがって、カバープレート2の外面4は、領域8においてパターン化されており、この領域8は本例では外面4の全体にわたって延在しており、言い換えれば、外面4とパターン化領域8とは同一である。光干渉層9が、この外面4上に直接配置されている。パターン化した領域8において、外面11は、山と谷とを有する高さプロファイルを備えている。ここで、外面4の50%以上は、平面の複数のセグメント10からなり、その平面は、それぞれ、カバープレート10の平面に対して傾斜しており、すなわち、カバープレート10の平面に対して、ゼロではない角度を有している。セグメント10はそれぞれ、少なくとも1μm
2のセグメント面積と、光干渉層9の層厚dの15%未満の平均粗さとを有する。外面4の最高点(山)と最低点(谷)との間の高さの差の平均は、少なくとも2μmであり、例えば、透明なカバープレート2の厚さの最大20%である。カバープレート2の平面に対して、セグメントの少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し;セグメントの少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し;セグメント17の30%未満は、45°を超える傾斜角を有する。
図3の例示的な実施形態では、すべてのセグメントが、最大45°の傾斜角度を有している。
【0098】
光干渉層9は薄く、かつ例えば0.1μm~数マイクロメートル(例えば2μm)の範囲の層厚を有する。また、光干渉層9は、1.7を超え、好ましくは2.0を超え、特に好ましくは2.3を超える屈折率nを有し、かつ入射光に関して可能な限り最小の吸収を有する。光干渉層9は、単層又は多層とすることができ、言い換えれば、一つ又は複数の屈折層から構成することができる。それぞれの屈折層は、特定の屈折率を有し、かつ同じ材料でできている。例えば、光干渉層9は、MgO、SiONx、Si3N4、ZrO2、TiOx、及び/又はSiCでできている。個々の屈折層の導電率、特に光干渉層9の導電率は、可能な限り低くなければならない。
【0099】
以下に、外面4のパターニングの動作原理を詳述する。最初に
図4を考慮すると、ここでは、一例として、ファサード要素1との典型的な光の関係が図示されている。
図4では、太陽Sからの光は、カバープレート2に直接当たり、かつ視射角に反射される。入射光線Eと、視射角で反射した光線Rが描かれている。反射光線Rに加えて、入射光はまた、視射角以外に拡散的に散乱(散漫散乱)される。拡散的に散乱(散漫散乱)した2つの光線R’を例として示している。色効果は、反射、散乱、及び干渉によって作り出される。観察者Bがファサード要素1の前に立ち、カバープレート2に対して直角に、自分自身の前を見るとき、直接反射光Rが観察者の目に当たるのは、ほんの稀な場合だけである(換言すれば、観察者は、通常、視射角内にはいない)。このことが
図4に示されており、ここでは、観察者Bが視射角以外に位置し、かつ拡散的に散乱された光線R’のみを見ている。パターン化領域8のない滑らかな表面の場合、拡散的に散乱された光R’の強度は低く、かつ強い角度依存性を有する。拡散的に散乱された光の割合が十分に大きい場合にのみ、満足のいく強度(明度、L値)を有するきれいな色が存在する。
【0100】
パターン化領域8の傾斜セグメント10の動作の基本原理は、
図5に示されており、ここでは、例として、ファサード要素1のガラス面又は外面4に対して直角に見ている観察者Bに対して、様々な光路が描かれている。カバープレート2の概略的に示した平面GEに対して異なる傾斜を有する3つのセグメント10、並びにセグメント10に当たる光線Eが描かれており、光線Eは、局所的な視射角で、それぞれセグメント10によって観察者Bに反射する(反射光線R)。中央のセグメント10は、平面GEに対して平行に配置されており、ここで、入射光線Eがセグメント10に直角に当たり、かつ観察者Bに直角に反射される(反射光線R)。中央のセグメント10については、視射角と局所的視射角とが同一である。2つの隣接するセグメント10の場合には、入射光線Eは、それぞれ、平面GEの面法線に対してゼロではない角度を有し、かつ同様に観察者Bに局所的視射角で当たる。セグメント10の異なる傾斜によって、異なる方向からの光が、それぞれ、ファサード要素1の表面を直角に見ている観察者Bに対して、セグメント10の局所的な視射角で反射される。
図5の例示的実施形態では、入射角及び反射角は等しく、最大で45°である。
【0101】
図6は、観察者Bが、カバープレート2の平面GEの面法線に対して45°の角度で見ている状況を描いている。
図5と同様に、例として、カバープレート2の平面GEに対して傾斜の異なる3つのセグメント10、並びにセグメント10にそれぞれ入射する光線Eが描かれており、光線Eは、局所的な視射角で、セグメント10によって観察者Bに反射される(反射光線R)。セグメント10の異なる傾斜によって、ファサード要素1の面を見る観察者Bに対して局所的な視射角で、それぞれ異なる方向から光が反射される。
図6の例示的な実施形態では、入射角及び反射角は最大67.5°である。原則として、視射角の値が比較的大きいと、反射光は青方偏移する。この青方偏移(ブルーシフト)は、より高い屈折率を有する光干渉層によって減少させることができる。比較的急勾配の面傾斜では、隣接するファセット上の多重反射も起こり得る。
【0102】
図7は、光源が、かつそれに対応して入射光線が、カバープレート2の平面GEに対して常に45°の角度で傾斜している状況を描いている。観察者Bは、ファサード要素1の表面を異なる角度で観察する。
図7の角度データは、以下のように理解されるべきである:(カバープレート2の平面GEに対する)入射角/視野角又は反射角(平面GEの面法線に対する視射角のずれ)。度数の記号「°」は示されていない。
図7は、例として、カバープレート2の平面GEに対して異なる傾斜を有する4つのセグメント10を示す。カバープレート2の平面に対して平行な一つだけのセグメント10において、観察者Bは、カバープレート10の平面GEに対して視射角度に位置しており:45/0である。これは、入射光線は、平面GEに対して45°の角度を有し;反射光線は、視射角からの角度のずれがゼロであることを意味する。他のセグメント10では、観察者Bは、(カバープレート10の平面GEを基準にして)視射角以外に位置する。2つの左側のセグメント10(45/90、45/45)では、光が平面GEに対して45°の角度で当たりながら、観察者Bは、視射角に対して90°又は45°の角度でファサード要素1の表面を見る。右側のセグメント10(45/-15)では、観察者は、視射角に対して-15°の角度に位置する。異なって傾斜したセグメント10と、局所的な視射角における結果として生じる反射とに起因して、観察者がカバープレート2の平面GEに対して視射角に位置していない場合であっても、十分な強度で光が観察者Bに反射される。
【0103】
図8は、観察者Bが、ファサード要素1の表面又はカバープレート2の平面GEに対して45°の角度でファサード要素1の表面を常に観察する状況を描いている。
図8は、例として、平面GEに対して異なる傾斜を有する4つのセグメント10を示す。平面GEに対して平行な面を有する一つだけのセグメント10において、観察者Bは、視射角度に位置しており:45/0である。他のセグメント10では、観察者Bは視射角以外に位置する。2つの左側のセグメント10(45/90、45/45)では、光が視射角に対して90°又は45°ずれて当たりながら、観察者Bは、ファサード要素1の表面を45°の角度で見る。右側のセグメント10(45/-15)では、光は、視射角に対して-15°の角度で当たる。異なって傾斜したセグメント10と、局所的な視射角における結果として生じる反射とに起因して、光が視射角以外で当たった場合であっても、十分な強度で光が観察者Bに反射される。
【0104】
本発明によるファサード要素1では、着色した光干渉層9との組み合わせた、カバープレート2の外面4のパターニングによって、予め規定可能な波長範囲における均一な色印象を達成することができ、ここで、その色印象は、パターン化されていない表面と比較して、角度依存性がはるかに少ない。
【0105】
図9は、層厚dを有する光干渉層9上の反射を説明するものである。入射光線Eは、大気/干渉層界面(R1)及び干渉層/カバープレート界面(R2)の両方で反射される。2つの光線R1、R2の光路差が入射光線の波長の倍数に相当する場合、建設的干渉が発生し;光路差が半波長の倍数に相当する場合、相殺的干渉が発生する。したがって、白色光による照明の場合は、光干渉層9はカラーフィルターとして作用する。その理由は、屈折率n及び層厚dに依存した建設的干渉(強め合う干渉)は、適切な波長の光に対してのみが生じるからである。ここで、αは、面法線に対する反射光線R1、R2の角度である。光線R’は、一例として、干渉層/カバープレート間の界面の粗さが大きすぎるときに、パターン化領域8において発生し得る、視射角以外の反射光を示したものである。干渉条件を満たすためには、散乱中心が、それぞれ、波長及び層厚よりも小さいことが必要である。これは、本発明による請求の範囲に示したセグメントの最小面積及びそれらの最大粗さによって達成することができる。この効果は、本発明の実施形態によって利用される(
図10を参照されたい)。
【0106】
カバープレート2の外面4を、無機質の化学的に不活性でありかつ硬質の層、例えばSi3N4でできた光干渉層9でコーティングすると、ファサード要素1には、高い耐引掻性、化学的安定性、防塵作用がもたらされる。TiO2のような光触媒層を使用することにより、追加的に自己清浄効果を得ることができる。また、気候試験により、Si3N4又はTiO2のような材料でできた干渉層が、湿熱によるガラスカバープレートの腐蝕を防止することも実証されている。
【0107】
ここで、
図10を参照する。
図10には本発明の第1の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレート2のみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図3の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。本実施形態では、外面4のパターン化領域8は、第1のゾーン11及び第2のゾーン12を有している。ここで、第1のゾーン11は、セグメント10が、外面4上の光干渉層9の層厚dの15%未満の平均粗さを有するようにして実施される。
図3の実施形態では、これは、パターン化領域8全体について当てはまる。対照的に、第2のゾーン12における平均粗さは、光干渉層9において干渉を防止するほど十分に大きい。例えば、第2のゾーン12におけるセグメント10の平均粗さは、光干渉層9の層厚の50%を超える。このため、ファサード要素1は、第1のゾーン11において、光干渉層9のカラーフィルタリング作用に起因して、均一な色を有する。第2のゾーン12では、建設的干渉がない結果として、光干渉層9はカラーフィルタリング効果を有さず、このため、光干渉層9のないファサード要素に対応する表面が本質的に存在する。したがって、ファサード要素1は、任意選択で、事前に定義することができる第1のゾーン11に均一な色を提供することができる。
図10は、第2のゾーン12を、より大きな粗さによって概略的に示したものである。
【0108】
図11は、本発明の第1の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレート2のみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図3の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、ファサード要素1は、パターン化領域8におけるカバープレート2の外面4上に、第1の光干渉層9を有し、かつカバープレート2の内面5上に第2の光干渉層9’を有している。カバープレート2の内面5はパターン化されておらず、すなわち、外面4に類似したパターン化領域8を有していない。内面5は、製造の不正確さの限度内で、平滑である。第2の光干渉層9’は、第1の光干渉層9と同じであってもよい層厚d’及び光学屈折率n’を有するが、この層厚及び屈折率は必ずしも同じである必要はない。第2の光干渉層9’の結果、色効果がさらに強化される。カバープレート2(例えばガラス)と接着剤層6との間の第2の光干渉層9’の屈折率は、カバープレート2(例えばガラス)の屈折率及び接着剤層9の屈折率よりも大きいので、これにより、
図3の実施形態に関して、カラーフィルタリング作用を有する第2の反射源が得られる。光の屈折の結果、入射角は第2の反射に伴い小さくなる。光は光干渉層を計3回通過するので、観察者に到達する光はより強力にフィルタリングされる。特に、2つの光干渉層9、9’の厚さd、d’及び屈折率n、n’は、互いに著しく異なっていてもよい。顕著に異なる光学的厚さn
*d、又はn’
*d’を有するコーティングの場合には、第1の光干渉層9が第2の干渉層9’とは異なる反射スペクトルを生成し、かつ第2の光干渉層9’によって反射された光が、再び第1の光干渉層9を通過する際に重ね合わされるので、混合色を生成することができる。したがって、様々な色及び高い角度安定性を有する着色モジュールを、非常に簡素であり、かつ経済的な方法で作り出すことができる。
【0109】
図12は、入射光E及び反射光R1、R2のビーム経路を非常に簡略化した様式で示したものである。
図12には、カバープレート2のパターニングを表示していない。ここでは、カバープレートの平面を基準とした視射角で、単一のビーム経路のみが描かれている。図からわかるように、第1の干渉層9を通過した光は、カバープレート2(例えば、ガラス)内で屈折し、2度目には第2の干渉層9’上で反射され、かつそれにより、干渉によってフィルタリングされる。カバープレート2を出るとき、光は干渉層9を通過し、それによって、光が干渉層を3回通過するようになっている。
【0110】
図13は、本発明の第1の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレート2のみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図11の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、このファサード要素1は、カバープレート2の外面4上に、第1のパターン化領域8を有し;かつカバープレート2の内面5上に、第2のパターン化領域8’を有し、ここで、第1のパターン化領域8上に第1の光干渉層9が配置され、かつ第2のパターン化領域8’上に第2の光干渉層9’が配置されている。2つのパターン化領域8、8’は、同一に又は異なって実施することができる。同様に、2つの光干渉層9、9’は、同一に又は異なって実施することができ、ここで、特に2つの光干渉層9、9’の層厚d、d’及び屈折率n、n’は、互いに異なっていてもよい。2つの光干渉層9、9’に対して同じ光学的厚さn’
*d’を選択すると、ファサード要素1の色を強めることができる。著しく異なる光学的厚さを有するコーティングの場合には、混合色を生成することができる。
【0111】
図3、
図11、及び
図12における本発明の第1の態様による上述した実施形態に共通するのは、光が干渉層を有するパターン化した外面に既に当たったとき、視射角以外であっても反射及び干渉の結果として、強度が高く、かつ角度依存性のほとんどない色が発現するという事実である。
図11及び
図12の実施形態における内面上の追加の干渉層及び/又はパターニングは、この効果をさらに強化することができる。
【0112】
図14は、ファサード要素1のカバープレート2の拡大詳細図を参照して、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素1の実施形態を示したものである。不必要な繰り返しを避けるために、
図3の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、カバープレート2の外面4は、一つの領域8でパターン化されており、この領域8は、本例では外面4の全体にわたって延在しており、言い換えれば、外面4とパターン化領域8とは同一である。カバープレート2の内面5には、光干渉層9が直接配置されている。内面5は、パターニングを有しておらず、かつ製造の不正確さの限度内で滑らかである。光干渉層は、外面4上には存在しない。
図14のファサード要素1の外面4のパターン化領域8のセグメント10について、粗さに対する必須要件はない。
【0113】
図15を参照しながら、
図14の実施形態による内側の干渉層9と組み合わせたパターン化した外面4の機能を詳細に説明する。そこに描かれているのは、一例として、カバープレート2の異なって傾斜したセグメント10についての様々な光路である。例示として、3つのセグメント10が描かれており、ここで、右側のセグメント10はカバープレート2の平面に平行であり、2つの他のセグメント10はカバープレート2の平面に対してゼロではない角度を有している。干渉層9上での光線の反射が、簡略化された方法で描かれている。干渉層9上での反射を
図6に関連して説明する。
図15は、カバープレート2の外面4の異なって傾斜したセグメント10に当たる3つの光線の光路を、カバープレート2の平面の法線に対して、それぞれ、1つの同じ角度で描写したものである。セグメント10に垂直なそれぞれの法線が破線で描かれている。異なって傾斜したセグメント10のために、光線は異なって反射される。第1の光線1-1は、セグメント10に当たって、屈折光線1-2としてカバープレート2を横断し、干渉層9によって光線1-3として(視射角に)反射され、かつ屈折光線1-4としてカバープレート2から外部環境に出る。カバープレート2によって最終的に反射された光線1-4は、カバープレート2の平面に対する法線に対して入射光線1-1とは異なる角度を有し、それによって、視射角での反射はなく、むしろ散乱が生じる。これに対応して、第2の光線2-1は、異なるセグメント10に当たって、屈折光線2-2としてカバープレート2を通過し、干渉層9によって光線2-3として反射され、かつ屈折光線2-4としてカバープレート2から外部環境に出る。反射された光線2-4は、光線2-1の入射方向とほぼ正反対にカバープレート2を出るが、これは同様に散乱プロセスであり、視射角では反射しない。第3の光線3-1は、別のセグメント10に当たって、屈折光線3-2としてカバープレート2を通過し、干渉層9によって光線3-3として反射され、屈折光線3-4としてカバープレート2から外部環境に出る。このセグメント10はカバープレートの平面に平行であり、それによって、光線3-4が視射角に反射されるようになっている。ここで最も重要なことは、カバープレート2の平面に対して傾斜したこれらのセグメント10の結果として、各セグメント10上の屈折及びその後の干渉層9との界面での反射、及びパターン化した表面上でのさらなる屈折に起因して、(カバープレート2の平面に対して)視射角以外であっても全体として強い反射発生し、それによって、干渉層9と組み合わせることで、反射光の均一な色彩効果が達成されるようになっているという事実である。
図15は、一例として、視野角以外に位置する観察者Bの位置を示す。外側のパターニングを有し、比較的強く(拡散的に)散乱するカバープレート2と、内側の干渉層とに起因して、視射角以外の様々な視野角に対して、干渉層を通過した大部分は好適な複数の光路が存在する。この結果、パターン化領域8のない従来技術のファサード要素の場合よりも、方向依存性がはるかに少ない色印象が得られる。
【0114】
ここで
図16を参照すると、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレートのみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図14の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、このファサード要素1は、カバープレート2の内面5にパターン化領域8を有し、このパターン化領域8上に配置された光干渉層9を有している。光干渉層9は薄く、パターン領域8の表面にしたがう。パターン化領域8及び光干渉層9は、それぞれ、
図14の実施形態のものと類似して実施することができる。カバープレート2の外面4は、パターン化領域8を有しておらず、かつ製造の不正確さの限度内で滑らかである。また、外面4には光干渉層は配置されていない。
図14の実施形態の外面4のパターン化領域8のセグメント10とは対照的に、光干渉層9は、内面5のパターン化領域8上に位置しており、それによって、内面5のパターン化領域8のセグメント10が、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm
2のセグメント面積を有し、かつ内面5上の光干渉層9の層厚の15%未満の平均粗さを有する、という条件をセグメント10が満たさなければならないようになっている。
【0115】
図17は、一例として、
図16のカバープレート2の実施形態のための3つの異なる光路を
図15と類似して示したものである。干渉層9上の光線の反射は、ここでも簡略化された方法で描かれている。
図6に関連する記述も同様に適用される。異なって傾斜したセグメント10により、光線は、カバープレート2によって異なって反射される。第1の光線1-1は、カバープレート2の外面4に当たって、屈折光線1-2としてカバープレート2を横断し、カバープレート2の平面に対して傾斜したセグメント10によって光線1-3として反射され、かつ屈折光線1-4としてカバープレート2から外部環境に出る。これに対応して、第2の光線2-1はカバープレート2の外面4に当たって、屈折光線2-2としてカバープレート2を横断し、カバープレート2の平面に平行なセグメント10によって光線2-3として反射され、かつ屈折光線2-4としてカバープレート2から外部環境へ出る。これに対応して、第3の光線3-1がカバープレート2の外面4に当たって、屈折光線3-2としてカバープレート2を横断し、カバープレート2の平面に対して傾斜したセグメント10によって光線3-3として反射され、かつ屈折光線3-4としてカバープレート2から外部環境へ出る。中央セグメント10についてのみ、入射角=出射角という条件、すなわち、視射角における反射の条件が、入射光線2-1及び出射光線2-4について満たされる。しかしながら、カバープレート2の平面の視射角には対応しない、局所的な視射角でそれぞれセグメント10によって反射されるその他の光線Rは、比較的強い散乱が生じるようになっている。光干渉層9に関連して、ファサード要素1については、方向依存性がほとんどない均質な色効果が得られる。
【0116】
図18は、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレートのみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図16の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、このファサード要素1は、カバープレート2の内面5のパターン化領域8上の光干渉層9に加えて、カバープレート2の外面4上に直接別の光干渉層9’を有している。外面4はパターン化されておらず、すなわち、内面5に類似したパターン化領域8を有していない。その代わり、外面4は、製造の不正確さの限度内で滑らかである。2つの干渉層9、9’は、同一又は異なる光屈折率、並びに同一又は異なる層厚を有することができる。光干渉層9、9’の両方に対して同じ光学的厚さn
*dを選択すると、観察者に到達する光は、光干渉層を合計で3回通過し、その結果、より強くフィルタリングされるので、ファサード要素1の色を強めることができる。著しく異なる光学的厚さを有するコーティングの場合には、混合色を生成することができる。
【0117】
カバープレート2の外面4を、無機質の化学的に不活性でありかつ硬質の層、例えばSi3N4でできた光干渉層9’でコーティングすると、ファサード要素1には、高い耐引掻性、化学的安定性、及び防塵作用がもたらされる。TiO2のような光触媒層を使用することにより、追加的に自己清浄効果を得ることができる。
【0118】
外面4上に配置されたこのような追加的な層は、カバープレート2の光屈折率よりも小さい光屈折率を有する薄い反射防止層とすることもできる。これにより、カバープレート2(例えばガラス)の実質的に白色の反射を防止することができ、かつ色の彩度のレベルが増加する。
【0119】
図19は、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素1の別の実施形態が描かれており、ここではカバープレートのみが示されている。不必要な繰り返しを避けるために、
図16の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。したがって、ファサード要素1のカバープレート2の内面5は、パターン化領域8を有しており、その上に光干渉層9が配置されている。カバープレート2の外面4もパターン化領域8’を有している。外面4には光干渉層が配置されていない。2つのパターン化された領域8、8’は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
図19の例示的な実施形態では、すべてのセグメント10は、最大45°の傾斜角度を有する。内面5のパターン化領域8のセグメント10とは対照的に、
図19のファサード要素1の外面4のパターン化領域8’のセグメント10’について粗さに対する必須要件はない。
【0120】
外面4上に配置されるこのような追加の層は、カバープレート2の光屈折率よりも小さい光屈折率を有する薄い、中間色の反射防止層とすることもできる。これにより、カバープレート2(例えば、ガラス)の実質的に白色の反射を防止することができ、かつ色の彩度のレベルが増加する。しかしながら、外面4上に配置される追加的な層は、カバープレート2と同じ光屈折率を有することもできる。この場合、この層は、空気の湿気及び他の腐食性成分からのカバープレート2の保護のためだけに機能する。エッチングによって作製したサテンガラスは、平面ガラス又は圧延ガラスよりも湿熱に対してより影響を受けることがわかっている。エッチングしたソーダ石灰ガラスの場合、この追加の層は、例えば、薄いスパッタリングされたSiO2層であってもよい。
【0121】
図14、16、18、及び19に記載された本発明の第2の態様の実施形態に共通するのは、光が、カバープレートを少なくとも1回通過しなければならず、かつ内側の干渉層で反射されなければならず、それによって、外面から出た後に改善した角度安定性で所望の色度を達成するようになっている、という事実である。
【0122】
原則として、ファサード要素1を、任意の適切な取り付け技術によってファサードに取り付けることができ、例えば、(例えば接着によって)裏面要素3に取り付けられた裏面レール、ドリル加工されたポイントホルダー、クランプバー等を使って取り付けることができ、特に、裏面要素3を、使用する下部構造システムに適した取り付けに使用することができる。しばしば、空気を通すカーテンファサードにおいて固定システムが使用され、ここでは、フォームロッキングによって接合を達成する。
【0123】
図20は、例えば、金属シートの形態で実施される耐荷重性の裏面要素3が、透明な接着剤層6(フィルム、キャスティング樹脂)によってカバープレート2上に取り付けられる例示的な実施形態を示したものである。金属シートは、U字形であり、かつ接着用の接触面7を有するパネル状部分に加えて、裏面に突出支持体14を有しており、ファサード要素1を取り付けるためにこれを使用することができる。金属シートは、特に、金属複合材料から作ることができる。
【0124】
図21は、
図20の実施形態の変形例を示し、ここでは、金属シートとして実施されている裏面要素3上において、取り付け要素13が、それぞれ、接着、ねじ止め、又はリベット止めなどの機械的な接続によって支持体14上に取り付けられている。取り付け要素13を用いて、ファサード要素1を支持構造に、例えば、フォームロック式に接続することができ、それによって、ファサード要素1をファサードに一体化することができるようになっている。
【0125】
図22は、別の変形例を示す。ここで、裏面要素3は、耐荷重性の繊維強化コンクリートシェルの形態で実施されており、その裏面にサスペンション15が取り付けられている。ファサード要素1は、サスペンション15を介して支持構造上に簡単な方法で取り付けることができる。
【0126】
図23は、別の変形例を示しており、裏面要素3は、耐荷重性のガラス、石、又はセラミックシートであり、裏面要素にはアンダーカットアンカー16が固定されている。ファサード要素1は、アンダーカットアンカー16を介して支持構造上に簡単な方法で取り付けることができる。
【0127】
図24は、本発明の第1の態様による本発明のファサード要素1を製造するための本発明に基づく方法を示す。
【0128】
ここで、第1の工程(a)では、外部環境に面することを意図した外面4と、反対側の内面5とを有する平坦な透明カバープレート2を提供する。
【0129】
次に、以下の3つの(択一的)工程(b1)、(b2)、又は(b3)から、第2の工程を自由に選択し、かつ実施する:
【0130】
(b1)少なくとも一つの領域8において外面4をパターニングし、かつパターン化した領域8上に光干渉層9を適用する。ここで、内面5はパターン化されておらず、かつ光干渉層を内面5上には適用しない。
【0131】
(b2)少なくとも一つの領域8において外面4をパターニングし、外面4のパターン化した領域8に光干渉層9を適用し、かつ内面5に別の光干渉層9’を適用する。この場合、内面5はパターン化されていない。
【0132】
(b3)少なくとも一つの領域8において外面4をパターニングし、外面4のパターン化した領域8に光干渉層9を適用し、少なくとも一つの領域8において内面5をパターニングし、かつ内面4のパターン化した領域8に別の光干渉層9’を適用する。
【0133】
加えて、第3の工程(c)では、カバープレート2の内面5に裏面要素3を取り付ける。
【0134】
図25は、本発明の第2の態様による本発明のファサード要素1を製造するための本発明に基づく方法を示す。
【0135】
ここで、第1の工程(a)では、外部環境に面することを意図した外面4と、反対側の内面5とを有する平坦な透明カバープレート2を提供する。
【0136】
次に、以下の4つの(択一的)工程(b1)、(b2)、(b3)、又は(b4)から、第2の工程を自由に選択し、かつ実施する:
【0137】
(b1)少なくとも一つの領域8において外面4をパターニングし、かつ内面5上に光干渉層9を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面4上には適用しない。また、内面5はパターン化されていない。
【0138】
(b2)少なくとも一つの領域8において外面4をパターニングし、少なくとも一つの領域8において内面5をパターニングし、かつ内面5のパターン化した領域上に光干渉層9を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面4上には適用しない。
【0139】
(b3)少なくとも一つの領域8において内面5をパターニングし、かつ内面5のパターン化した領域8上に光干渉層9を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面4上には適用しない。また、外面4はパターン化されていない。
【0140】
(b4)少なくとも一つの領域8において内面5をパターニングし、内面5のパターン化した領域8上に光干渉層9を適用し、かつ外面4上にさらなる光干渉層9’を適用する。この場合、外面4はパターン化されていない。
【0141】
加えて、第3の工程(c)では、カバープレート2の内面5に裏面要素3を取り付ける。
【0142】
図26は、市販のマルチアングル分光光度計17(マルチアングル色彩測定)を使った、本発明によるファサード要素1の散漫散乱を測定するための測定設定を示したものである。パターン化領域8(詳細は示していない)は、カバープレート2(例えばガラス)の全体にわたって延在している。特徴付けられるファサード要素1の外面4に様々な角度で光線を向け、かつ例えばカバープレート2の平面の面法線に対して15°又は45°といった様々な視野角から、散乱光又は反射光をスペクトル的に測定する。ここでは、例えば、黒色の非光沢層(例えば、約1.5の屈折率を有する液体で付着されている)として実施されている不透明な裏面要素3が、カバープレート2の下に位置している。マルチアングル分光光度計17を使って、L-a-bシステムにおける明度を、D65標準照明及び10°の開口角で測定することができる。良好な角度安定性(すなわち、散乱光の低い角度依存性)が存在し、45°と15°の両方の視野角で、かつ(両方向の)視射角からそれぞれ測定した45°の入射角で、少なくとも、L=10、好ましくはL=15、さらに好ましくはL=20の明度(明るさ)が依然として存在することがわかっている。カバープレート2の外面4及び/又は内面5の少なくとも一つのパターン化領域8の結果として、45°と15°の両方の視野角で、かつ(両方向の)視射角からそれぞれ測定した45°の入射角で、少なくとも、L=10の明度(明るさ)を達成することができる。角度データは、以下のように理解されるべきである:(面法線に対する)反射角/(視射角に対する)入射角。例えば、(面法線に対して測定した)視野角45°及び(視射角から測定した)入射角45°では、入射光線は表面に対して正確に垂直に当たる(45/45)。視野角15°及び入射角45°で、入射方向は視野方向と同じ側で面法線から30°である(15/45)。マルチアングル分光光度計17は、面法線に対して45°又は15°の視野角で配置する。
【0143】
本発明についての上記の説明から明らかなように、本発明は、方向依存性がほとんどないか又は全くない、非常に均一で強い色を有する、改善されたファサード要素、並びにその製造方法を利用可能にする。ファサード要素は、様々な形状及び大きさで、高い費用対効果で製造することができ、かつ簡便な方法でファサードに一体化することができる。特に有利には、本発明によるファサード要素は、ファサード要素として使用される着色ソーラーモジュール(一つ又は複数の干渉層の結果としての着色)と、特にCIGS薄膜ソーラーモジュールと組み合わせて使用することができ、均一な色効果を達成することができる。ここで、本発明によれば、半導体の積層体は、通常はより安価な他の材料で置き換えられ、かつ例えば、接続箱、縁のシーリング、接触リボン、及びケーブルのような他の要素を削減することができる。特に有利には、本発明は、特に建物の開口部又はエッジへの移行に必要なアダプターの製造を可能にする。フォームロック式に接合することができる裏面要素の材料を使用することにより、建築構造物への取り付けのための追加的なコストを節約することができる。コーティングしたガラス要素と、裏面要素又は複合材料の所定の光学特性とを使用することにより、全般的に、光起電的に不活性なファサードが、様々な光条件下でソーラーモジュールと同じ色の印象をもたらすことを保証する。ソーラーモジュールを補うために矩形でないファサード要素が所望されるときは、本発明によるファサード要素は、ソーラーモジュールよりもはるかに安価に製造することができる。したがって、本発明は、ファサード構造の実施のために著しい利点をもたらす技術革新を利用可能にする。
本明細書に開示される発明は、以下の態様[1]~[19]を含む:
[1]透明なカバープレート(2)と、前記カバープレート(2)に取り付けられた不透明な裏面要素(3)とを備えたファサード要素(1)であって、
前記カバープレート(2)が、外部環境に面する外面(4)と、前記裏面要素(3)に面する内面(5)とを有し、
前記外面(4)は、少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、この領域の上に所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9)が配置されており、
前記パターン化領域(8)が、以下の特徴を有する、
ファサード要素:
- 前記パターン化領域(8)が、前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- 前記パターン化領域(8)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10)から構成されており、ここで、前記カバープレート(2)の前記平面を基準として、前記セグメント(10)の少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(10)の少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- 前記セグメント(10)は、それぞれ平坦であり、かつ少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、ここで、前記セグメント(10)は、それぞれ、前記外面(4)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[2]前記内面(5)が、パターン化領域を有しておらず、かつ光干渉層を有していない、上記[1]に記載のファサード要素(1)。
[3]前記内面(5)が、パターン化領域を有しておらず、かつ所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(9’)が、前記カバープレート(2)の前記内面(5)上に配置されている、上記[1]に記載のファサード要素(1)。
[4]前記内面(5)が、少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有しており、この領域の上に、所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9’)が配置されている、上記[1]に記載のファサード要素(1)。
[5]透明なカバープレート(2)と、前記カバープレート(2)に取り付けられた不透明な裏面要素(3)とを備えたファサード要素(1)であって、
前記カバープレート(2)が、外部環境に面する外面(4)と、前記裏面要素(3)に面する内面(5)とを有し、
所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(9)が、前記内面(5)に配置されており、
前記内面(5)及び/又は前記外面(4)は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域(8、8’)を有し、
前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(9’)が、前記外面(4)に配置されているかのいずれかであり、
前記パターン化領域(8、8’)が、以下の特徴を有する、
ファサード要素:
- 前記パターン化領域(8、8’)が、前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- 前記パターン化領域(8)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10)から構成されており、ここで、前記カバープレート(2)の前記平面を基準として、前記セグメント(10)の少なくとも20%は、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(10)の少なくとも30%は、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- 前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有するとき、前記パターン化領域(8’)の前記セグメント(10、10’)は、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm
2
のセグメント面積を有し、かつ前記内面(5)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[6]前記カバープレート(2)の前記内面(5)がパターン化領域を有さず、かつ前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有しており、前記外面(4)には光干渉層が配置されていない、上記[5]に記載のファサード要素(1)。
[7]前記カバープレート(2)の前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、かつ前記外面(4)が少なくとも一つのパターン化領域(8’)を有しており、前記外面(4)には光干渉層が配置されていない、上記[5]に記載のファサード要素(1)。
[8]前記カバープレート(2)の前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、かつ前記外面(4)がパターン化領域を有しておらず、前記外面(4)には光干渉層が配置されていない、上記[5]に記載のファサード要素(1)。
[9]前記カバープレート(2)の前記内面(5)が少なくとも一つのパターン化領域(8)を有し、かつ前記外面(4)がパターン化領域を有しておらず、別の光干渉層(9’)が前記外面(4)上に配置されている、上記[5]に記載のファサード要素(1)。
[10]前記裏面要素(3)が、下記のものとして実施されている、上記[1]~[9]のいずれか一つに記載のファサード要素(1):
- 前記カバープレート(2)の裏面コーティング、又は
- 透明な接着剤、特に、透明な接着フィルムによって、前記カバープレート(2)に固定して接着した不透明なフィルム、又は
- 透明な接着剤、特に、透明な接着フィルムによって、前記カバープレート(2)に固定して接着した不透明な剛体。
[11]少なくとも一つの前記光干渉層(9、9’)が、正確に1つの屈折層を含み、前記屈折層が、1.7を超えるか、2.0を超えるか、又は2.3を超える屈折率nを有する、上記[1]~[9]のいずれか一つに記載のファサード要素(1)。
[12]少なくとも一つの前記光干渉層(9、9’)が、正確に2つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(2)上に配置されており、かつ第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、上記[1]~[10]のいずれか一つに記載のファサード要素(1):
|n1-nd|>0.3 及び |n2-n1|>0.3
ここで、屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
[13]少なくとも一つの前記光干渉層(9,9’)が正確に3つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(2)上に配置されており、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、かつ第3屈折率n3を有する第3屈折層が、前記第2屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、上記[1]~[10]のいずれか一つに記載のファサード要素(1):
|n3-n2|>0.3、|n2-n1|>0.3、及び|n1-nd|>0.3、
ここで、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超え、ここで、以下が適用される:
(i)n1>n2 及び n3>n2、又は(ii)n1<n2 及び n3<n2。
[14]少なくとも一つの前記パターン化領域(8)の少なくとも80%又は少なくとも90%が、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜した複数のセグメント(10)から構成されている、上記[1]~[13]のいずれか一つに記載のファサード要素(1)。
[15]前記カバープレート(2)が、50%を超え、特に、90%を超える反射ヘイズを有する、上記[1]~[14]のいずれか一つに記載のファサード要素(1)。
[16]黒色の裏面を備え、かつ少なくとも一つのパターン化領域(8、8’)を有する、コーティングされていない前記カバープレート(2)が、45°及び15°の視野角、並びに(両方向に)それぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施されている、上記[1]~[15]のいずれか一つに記載のファサード要素(1)。
[17]以下の工程を含む、上記[1]に記載のファサード要素(1)の製造方法:
(a)外部環境に面することを意図した外面(4)と、反対側の内面(5)とを有する透明なカバープレート(2)を提供すること;
(b1)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、かつパターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を適用すること、又は
(b2)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、パターン化した前記領域(8)上に光干渉層(16)を適用し、かつ前記内面(5)上に別の光干渉層(9’)を適用すること、又は
(b3)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、パターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を適用し、少なくとも一つの領域(8’)において前記内面(5)をパターニングし、かつ前記内面(5)のパターン化した前記領域(8’)上に別の光干渉層(9’)を適用すること;
(c)前記カバープレート(2)の前記内面(5)上に裏面要素(3)を取り付けること;
ここで、パターン化した前記領域(8、8’)は、以下の特徴を有する:
- パターン化した前記領域(8、8’)が、前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- パターン化した前記領域(8、8’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10、10’)から構成されており、前記カバープレート(2)の前記平面を基準にして、前記セグメント(10、10’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(10、10’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- 前記セグメント(10、10’)は、それぞれ平坦であり、かつ少なくとも1μm
2
のセグメント面積を有し、前記セグメント(10、10’)が、それぞれ、前記外面(4)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[18]以下の工程を含む、上記[5]に記載のファサード要素(1)の製造方法:
(a)外部環境に面することを意図した外面(4)と、反対側の内面(5)とを有する透明なカバープレート(2)を提供すること;
(b1)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、かつ前記内面(5)上に光干渉層(9)を適用すること、又は
(b2)少なくとも一つの領域(8)において前記外面(4)をパターニングし、少なくとも一つの領域(8’)において前記内面(5)をパターニングし、かつ前記内面(5)のパターン化した前記領域(8’)上に光干渉層(9)を適用すること、又は
(b3)少なくとも一つの領域(8)において前記内面(5)をパターニングし、かつ前記内面(5)のパターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を適用すること、又は
(b4)少なくとも一つの領域(8)において前記内面(5)をパターニングし、前記内面(5)のパターン化した前記領域(8)上に光干渉層(9)を適用し、かつ前記外面(4)上に別の光干渉層(9’)を適用すること;
(c)前記カバープレート(2)の前記内面(5)上に裏面要素(3)を取り付けること;
ここで、パターン化した前記領域(8、8’)は、以下の特徴を有する:
- パターン化した前記領域(8、8’)が、前記カバープレート(2)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
- パターン化した前記領域(8、8’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(2)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(10、10’)から構成されており、前記カバープレート(2)の前記平面を基準にして、前記セグメント(10、10’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(10、10’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
- 前記内面(5)が、少なくとも一つの前記パターン化領域(8’)を有するときに、前記内面(5)の前記パターン化領域(8’)の前記セグメント(10、10’)は、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm
2
のセグメント面積を有し、かつ前記内面(5)上の前記光干渉層(9)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[19]ファサード構成要素として使用される着色ソーラーモジュールと組み合わせた、上記[1]~[16]のいずれか一つに記載のファサード要素の使用。
【符号の説明】
【0144】
1 ファサード要素
2 カバープレート
3 裏面要素
4 外面
5 内面
6 接着剤層
7 接触面
8、8’ パターン化領域
9、9’ 光干渉層
10、10’ セグメント
11 第1のゾーン
12 第2のゾーン
13 取り付け要素
14 支持体
15 サスペンション
16 アンダーカットアンカー
17 マルチアングル分光光度計