專利名稱：防反射薄膜的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及適用在玻璃基材上作防反射涂層的多層薄膜。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有高的折光指數(shù)的金屬氧化物或摻雜的金屬氧化物的第一層和與之的相組合的具有低的折射指數(shù)的金屬氧化物的第二層的多層薄膜疊層。第一層的厚度為大于常規(guī)的1/4波長(zhǎng)防反射涂層的厚度。第二層的厚度為小于常規(guī)的1/4波長(zhǎng)涂層的厚度。該多層薄膜通常是在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)熱解而被涂敷到玻璃基材表面上的。
玻璃上的涂層一般被用來(lái)提供特殊的能量衰減特性與透光特性。此外，當(dāng)多層涂層被敷施到玻璃基材上時(shí)，涂層還被用來(lái)減少?gòu)母鱾€(gè)涂層和玻璃之間的界面反射。涂敷物件通常是單獨(dú)地被使用的，或與其他的涂敷物件一起使用而形成窗用玻璃。
所得到的涂敷玻璃基材的特性取決于被敷施到玻璃基材上的具體涂料。涂料組合物與厚度賦予涂敷物件內(nèi)的能量吸收特性與透光特性，而且還影響光譜特性。想望的特性可以通過(guò)調(diào)整涂層的組合物或厚度來(lái)獲得。然而，為了增大某一特性而作的調(diào)整能夠負(fù)面地影響涂敷物件的透光特性或光譜特性。當(dāng)試圖在涂敷物件中將特定的能量吸收特性與透光特性相組合時(shí)，要獲得理想的光譜特性通常是困難的。玻璃上的防反射涂層被用來(lái)減少光學(xué)組件的表面反射和減少具有不同的折射指數(shù)的光學(xué)介質(zhì)之間界面上的反射?？梢?jiàn)光反射的減少是采用光學(xué)干涉原理來(lái)達(dá)到。當(dāng)光照射在空氣-薄膜、薄膜-薄膜、和薄膜-玻璃的界面上時(shí)，在每一界面處一部分光束被反射。通過(guò)正確地選擇薄膜材料與厚度，能使被反射的各別光束受到相消干涉，由此而減少了觀察到的可見(jiàn)的反射。
常規(guī)的二層防反射薄膜按照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來(lái)優(yōu)化減少來(lái)自涂敷玻璃基材的界面的可見(jiàn)光的。標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)建議使用具有高的和低的折射指數(shù)的二層涂層，每一涂層的厚度由式1/(4*n)確定，式中1為可見(jiàn)區(qū)中的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)，n為涂層的折射指數(shù)。盡管根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的涂敷玻璃基材對(duì)玻璃的反射特性具有影響，但是各層所要求的厚度通常是難于在移動(dòng)的玻璃帶上以在線熱解來(lái)產(chǎn)生。
與常規(guī)的防反射薄膜相比，減少涂敷玻璃基材的反射特性是有優(yōu)點(diǎn)的。
提供可通過(guò)熱解而施加到玻璃基材上的防反射薄膜也是有優(yōu)點(diǎn)的。熱解薄膜使有可能進(jìn)行薄膜的在線淀積，例如，在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中的薄膜的在線淀積。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供一種適于用作玻璃上涂層的多層薄膜。該涂層被用來(lái)產(chǎn)生防反射玻璃物件。
該多層涂層包括被施加在玻璃基材上的金屬氧化物的第一涂層。本發(fā)明的第一涂層具有折射指數(shù)為1.8～2.6和厚度為大于1/(4*n)，此處1等于在可見(jiàn)光譜區(qū)中的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于被用作第一涂層的金屬氧化物的折射指數(shù)。金屬氧化物的第二涂層被施加在第一涂層上。第二涂層具有折射指數(shù)為約1.45～約1.6和厚度為小于1/4(n)。
涂層優(yōu)選是通過(guò)熱解在線施加到浮法玻璃帶上的。涂層疊層的厚度與光學(xué)特性可被調(diào)整以獲得廣范圍的特定的反射與透光值。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，涂敷玻璃物件具有的可見(jiàn)光透射率為大于90％和反射率為小于6％?？梢?jiàn)光的透射為中和色?？梢?jiàn)光的反射優(yōu)選為中和色。
本發(fā)明提供一種用作玻璃基材上涂層的防反射薄膜。與常規(guī)的防反射涂層相比，本發(fā)明的防反射多層薄膜減少了光的反射。此外，在光透射中該薄膜顯示理想的中和色。
另外，本發(fā)明提供一種能熱解淀積在玻璃基材上的防反射薄膜。在本發(fā)明中每一層的厚度比常規(guī)的防反射涂層更適于在線敷施。
優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，厚度超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)之外的多層防反射薄膜能夠改進(jìn)被涂敷玻璃物件的防反射特性與顏色性。多層薄膜的第一層是具有厚度大于1/(4*n)的高反射指數(shù)的金屬氧化物，式中1等于可見(jiàn)光譜區(qū)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于金屬氧化物的折射指數(shù)。低折射指數(shù)的金屬氧化物的第二涂層被施加在第一涂層上。金屬氧化物的第二涂層具有厚度為小于1/4(n)。在可見(jiàn)光透射中該薄膜顯示出中和色。所說(shuō)的涂敷玻璃物件特別適用于防反射玻璃物件。適用于制備本發(fā)明的涂敷玻璃物件的玻璃基材可包括本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何慣用的透明玻璃組合物。優(yōu)選的基材是透明浮法玻璃帶，其中在浮法玻璃加工的加熱段中施加本發(fā)明的涂層與其他隨意的涂層。然而，其他的將涂層施加到玻璃基上的慣用方法也是適用于本發(fā)明的涂層的。另外，有色玻璃組合物可以與本發(fā)明的防反射涂層一起使用以獲得特定的光譜特性和能量衰減特性。
本發(fā)明的第一層是金屬氧化物或摻雜的金屬氧化物的高折射指數(shù)薄膜。折射指數(shù)通常為約1.8～約2.6。優(yōu)選的金屬氧化物或摻雜的金屬氧化物包括氧化錫、氧化鈦、或氟摻雜的氧化錫。然而，可以通過(guò)熱解施加并具有折射指數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)的其他慣用的金屬氧化物薄膜也適用于本發(fā)明。例如，其他的材料能夠包括混合的金屬氧化物、氧-氮化物、氧化鋁或氧化鉭。高折射指數(shù)材料的選擇是相對(duì)于多層涂層中所用的低折射指數(shù)材料而言的。第一層的厚度是視具體金屬氧化物而定的。該厚度為大于1/(4*n)，式中1等于可見(jiàn)光譜區(qū)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于金屬氧化物的折射指數(shù)。
防反射涂層的第二層是具有折射指數(shù)為約1.45～約1.6的金屬氧化物。最好，在本發(fā)明中使用氧化硅。然而，具有低折射指數(shù)的其他金屬氧化物也是適用于本發(fā)明的。多層涂層的第二層的厚度為小于1/(4*n)，其中n是金屬氧化物的折射指數(shù)。減少的厚度超過(guò)常規(guī)的1/4波長(zhǎng)防反射薄膜會(huì)導(dǎo)致易于在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中施加氧化硅層。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)1通常選自可見(jiàn)區(qū)的中央或在550nm處。于是，每一層的厚度是根據(jù)具體的金屬氧化物確定的。例如，氟摻雜的氧化錫的第一層被敷施到0.125英寸的浮法玻璃帶時(shí)。薄膜的厚度為約1000埃，這相當(dāng)于1/(3*n)或550nm/(3*1.82)。第二金屬氧化物是厚度約為840埃的氧化硅。該氧化硅的厚度相當(dāng)于1/(4.5*n)或550nm/(4.5*1.45)。制得的薄膜顯示可見(jiàn)光透射率為91.5％和反射率為4.46％。本發(fā)明的涂層在透射中顯示中和色。上述實(shí)例中的涂敷物件具有以CIELAB值表示的a*為-1.76和b*為1.88的透射中和色。此外，該物件顯示具有以CIELAB值示為a*為3.56和b*為-9.31的反射色。本發(fā)明的優(yōu)選顏色的a*為約4～-6和b*為約-12。
與之相比，常規(guī)的二層防反射涂層通常利用每層為在550nm設(shè)計(jì)波長(zhǎng)處為1/4波長(zhǎng)的疊層。這二層具有交替的高和低的折射指數(shù)。常規(guī)的二層防反射涂層的例子包括在0.125英寸玻璃基材上的約705埃厚的氟摻雜的氧化錫層，和被施加在氧化錫層上的約948埃厚的氧化硅層。制得的涂敷物件顯示可見(jiàn)光的透射率為92％和可見(jiàn)的反射率為4.6％。該物件具有透射的顏色值為a*為-2.14和b*為2.64，反射的顏色值為a*為-6.5和b*為-13.1。于是，與常規(guī)的防反射涂層相比，本發(fā)明涂層形成改進(jìn)的反射性與更優(yōu)選的中和色。
就熱解淀積而言，本發(fā)明的金屬氧化物與摻雜的金屬氧化物通過(guò)使用常規(guī)的淀積前體而被淀積在玻璃基材上。氟摻雜的氧化錫的例子包括使用氟源，蒸發(fā)與被注射到在氦載體氣中含有二氯二甲基錫、氧、和水的前體氣體流中。
本發(fā)明的涂層可用作防反射涂層以通過(guò)光學(xué)干涉原理來(lái)減少可見(jiàn)光的反射。于是，本發(fā)明涂層可減少可見(jiàn)光的反射到低于6％，優(yōu)選為低于5％。另外，可在施加第一金屬氧化物層之前將隔離層施加到玻璃上。隔離層可被用來(lái)防止堿金屬離子從玻璃基材遷移到薄膜中。堿金屬離子的遷移會(huì)降低涂敷玻璃物件的質(zhì)量并使物件的外觀模糊。被施加的隔離層厚度通常為約100～200埃。用作隔離層的優(yōu)選材料是氧化硅。防反射的涂敷玻璃物件特別適用于各種建筑與汽車應(yīng)用中，那里不希望有高反射。下面的實(shí)施例，它是由發(fā)明人完成的構(gòu)成實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，其目的僅僅是用來(lái)進(jìn)一步地說(shuō)明與公開(kāi)本發(fā)明，而不是被用來(lái)限止本發(fā)明的。
實(shí)施例使用浮法玻璃法來(lái)生產(chǎn)具有厚度為0.125英寸的透明浮法玻璃帶。玻璃帶以線速度約為433英寸/分輸送。在浮浴中使用常規(guī)的涂布裝置將185埃的氧化硅涂層施加到浮法玻璃帶的表面上。該涂層是通過(guò)在535標(biāo)準(zhǔn)升/分(slm)的氮載氣中射入12slm的乙烯、6slm的氧、和2slm的硅烷SiH4而施加的。將1025埃的氟摻雜的氧化錫涂層施加到氧化硅涂層上。將大約為9磅/小時(shí)的二氯二甲基錫、270slm的氧、6slm的氫氟酸、和150cc/分的水供入到200slm的氦載體氣中。將777埃的氧化硅涂層施加到氟摻雜的氧化錫薄膜上。在每一個(gè)常規(guī)的涂布機(jī)中通過(guò)射入前體氣體混合物來(lái)施加外層，所說(shuō)的前體氣體混合物含有在535slm的氮載氣中的42slm的乙烯、21slm的氧、和7slm的硅烷SiH4。
用CeO2拋光所得到的涂敷玻璃物件的背表面以除去來(lái)自浮浴的背表面錫。該涂敷玻璃物件顯示92.3％的根據(jù)CIELAB發(fā)光體C2度觀察標(biāo)準(zhǔn)的具有a*值為-1.9和b*值為2.4的中和色的可見(jiàn)光透射率。該物件具有可見(jiàn)光的反射為4.8和由a*值為5.6和b*值為-12.0所表示的中和色。
權(quán)利要求
1.一種防反射玻璃物件，包括(a)玻璃基材，(b)被施加在所說(shuō)的基材上的金屬氧化物的第一涂層，所說(shuō)的金屬氧化物的第一涂層具有折射指數(shù)為1.8～2.6和厚度為大于1/(4*n)，此處1等于在可見(jiàn)光譜區(qū)中的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于所說(shuō)的金屬氧化物的第一涂層的折射指數(shù)；和(c)被施加在所說(shuō)的第一涂層上的金屬氧化物的第二層，所說(shuō)的金屬氧化物的第二涂層具有折射指數(shù)為約1.45～約1.6和厚度為小于1/4(n)。
2.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的所說(shuō)的金屬氧化物的第一涂層是摻雜的金屬氧化物。
3.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的第一涂層是具有折射指數(shù)為約1.82的氟摻雜的氧化錫，和所說(shuō)的第二涂層是具有折射指數(shù)為約1.45的氧化硅。
4.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件顯示按CIELAB系統(tǒng)規(guī)定具有a*值為約4～約～6和b*值為約4～-12的在透射和反射的中性光。
5.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，還包括被施加在所說(shuō)的玻璃基材與所說(shuō)的金屬氧化物的第一涂層之間的隔離層。
6.權(quán)利要求5的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的隔離層是具有厚度為約100埃的SiO2。
7.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的玻璃基材是浮法玻璃帶和所說(shuō)的涂層是以熱解淀積在所說(shuō)的浮法玻璃帶上。
8.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的涂敷物件顯示小于6％的反射率。
9.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的涂敷物件顯示小于5％的反射率。
10.權(quán)利要求3的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的第一涂層的厚度為約1000埃和所說(shuō)的第二涂層的厚度為約840埃。
11.權(quán)利要求10的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件顯示具有CIELAB體系規(guī)定的a*值為約-1.76和b*為約1.88的透射的中和色。
12.權(quán)利要求10的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件顯示具有CIELAB體系規(guī)定的a*值為約3.56和b*為約-9.31的反射色。
13.權(quán)利要求1的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件還包括拋光的背表面。
14.一種防反射玻璃物件，包括(a)玻璃基材，(b)被施加在所說(shuō)的基材上的氧氮化物的第一涂層，所說(shuō)的第一涂層具有折射指數(shù)為1.8～2.6和厚度為大于1/(4*n)，此處1等于在可見(jiàn)光譜區(qū)中的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于所說(shuō)的氧氮化物的第一涂層的折射指數(shù)；和(c)被施加在所說(shuō)的第一涂層上的金屬氧化物的第二層，所說(shuō)的金屬氧化物的第二涂層具有折射指數(shù)為約1.45～約1.6和厚度為小于1/4(n)。
15.一種防反射玻璃物件，包括(a)玻璃基材，(b)被施加在所說(shuō)的基材上的氧化硅的第一涂層，(c)被施加在所說(shuō)的第一涂層上的氟摻雜的氧化錫的第二涂層，所說(shuō)的氟摻雜的氧化錫的第二涂層具有折射數(shù)為1.8～2.6和厚度為大于1/(4*n)，此處1等于在可見(jiàn)光譜區(qū)中的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)和n等于所說(shuō)的氟摻雜的氧化錫的第二涂層的折射指數(shù)；和(d)施加在所說(shuō)的第二涂層上的氧化硅的第三涂層，所說(shuō)的氧化硅的第三涂層具有折射指數(shù)為約1.45～約1.6和厚度為小于1/4(n)。
16.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件還包括拋光的背表面。
17.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的氧化硅的第一涂層具有厚度為約185埃。
18.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的氟摻雜的氧化錫的第二涂層具有厚度為約1025埃。
19.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的氧化硅的第三涂層具有厚度為約777埃。
20.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件顯示具有CIELAB體系規(guī)定的a*值為約-1.9和b*為約2.4的透射的中和色。
21.權(quán)利要求15的防反射玻璃物件，其中所說(shuō)的物件顯示具有CIELAB體系規(guī)定的a*值為約5.6和b*為約12.0的反射的中和色。
全文摘要
一種防反射玻璃物件,包括玻璃基材,金屬氧化物的第一涂層和金屬氧化物的第二涂層。金屬氧化物的第一涂層被施加在基材上。金屬氧化物的第一涂層的折射指數(shù)為1.8～2.6。金屬氧化物的第一涂層的厚度為大于1/(文檔編號(hào)B32B7/02GK1261847SQ98806907
公開(kāi)日2000年8月2日 申請(qǐng)日期1998年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月7日
發(fā)明者R·J·麥杜爾迪, M·J·索貝伊蘭德, R·D·古德曼 申請(qǐng)人:利比-歐文斯-福特公司