具有高可见光透射率的透明制品制造技术

本发明专利技术公开了包括一种基质，至少四层涂层和一表面保护层的透明制品。这些涂层包括第一减反射层、是银或其他金属的透明层和由二氧化钛层和另一种电介质组成的第二减反射层。还公开了一种用溅射和反应溅射阀沉积钛、银、锌或其它材料涂层的方法。这种涂层是叠层玻璃窗的有用组成部分，特别适用于汽车的电加热挡风玻璃。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于作窗玻璃的透明制品，特别涉及用于必须除去冰或烟雾的机动车车窗的导电涂层。在二介电抗反射涂层之间包括一薄金属层的不完全透明涂层有许多用途，包括楼房和车辆的太阳热反射窗。能够加热这种窗以除去冰和烟雾的导电涂层是特别理想的。对于作加热挡风玻璃用需要具有均一的高电导率和大于70%的均一透射率的涂层。Asachi Glass公司的1307642号英国专利中公开了具有介电质一金属一介电质涂层的电加热窗，其中的金属层是银层，介电质层为其中含有TiO2、SnO2或Bi2O3的物质。Fujimori et al的4，368，945号美国专利中公开了包括一塑料层的反射红外的叠层窗，并在塑料上沉积氧化钨、银和氧化钨的介电质一金属一介电质涂层。Hant的4，462，883号美国专利中公开了用在两个SnO2或其它金属氧化物减反射层之间的包括一层银层的玻璃或塑料窗的介电质一金属一介电质涂层。要在银层上涂少量钛或其它保护金属，以便在金属氧化物覆层的反应溅射时，防止银层氧化。所得到的涂层制品具有低辐射率，即，它透过可见辐射，而反射大部分的入射红外线。一种沉积银层和保护金属氧化物的涂层的特殊方法叙述于Groth et al的4，497，700号美国专利中。Fan et al的4，337，990号美国专利中公开了一种透明热镜，该热镜是在反应溅射二氧化钛层之间有一溅射的银夹层。含有TiO2-Ag-TiO2介电质一金属一介电质涂层的叠层玻璃具有高可见光透射率、高红外反射率和其它优良的光学性能。遗憾的是用反应溅射法涂敷二氧化钛层的速度太慢;其速度大约只有氧化锌或氧化锡涂敷速度的8%。但是，用常规方法涂敷ZnO-Ag-ZnO层的玻璃用塑料和玻璃叠层时，透射率出乎意料地大幅度降低。得到的透射率只稍大于在大量生产中特加注意的挡风玻璃。本专利技术涉及具有适用于加热挡风玻璃和其它用途的光学性能的介电质一金属一介电质涂层，及其在商业规模上，合理成本下的生产方法。本专利技术涉及一种包括基体，至少四层涂层和一个表面保护层的透明制品。涂层包括一个第一减反射层、一个银或其它金属的透明层和一个包括一层二氧化钛(TiO2)和一层另一种介电物质的第二减反射层。二氧化钛层也可以是第一减反射层的组成部分。包括二氧化钛层的每一减反射层还包括一透明氧化物或其它介电质层，该层具有约2.7(即二氧化钛的近似折射率)和基体或表面层附近的折射率之间的中等折射率。这种中等折射率材料最好是氧化锌，因为这种材料可以比较迅速和廉价地用反应溅射法沉积。氧化铋、氧化铟、氧化锡、一氧化硅和其它材料也可以作中等折射率层。如果需要的话，可以采用如铟一锡氧化物这样的混合氧化物或两层或多层的复合物。最好，这种金属层具有小于5欧姆/100平方英尺(ohms/square)的薄层电阻。最好的金属是银，因为它具有中和色和高电导率，而在不太苛刻的应用中，可以使用铜、金或铝。图1为本专利技术透明制品的横剖面图。图2为本专利技术的另一实施例的横剖面图。图3a和图3b为表示对比涂层(曲线1)和最佳实施例(曲线2)的光谱透射率和反射率的曲线图。图4为制备本专利技术透明制品的装置的示意图。在图1中表明了本专利技术的一个最佳实施例。这种透明基片即基础材料11典型地是具有折射率约1.5的玻璃或塑料。可以采用厚度为2.5mm的钠-钙-硅浮法玻璃。将这种基片涂上第一透明减反射层12，最好是采用金属的反应溅射法沉积。此层可以包括30～60纳米厚的具有折射率约为0的氧化锌层。其次，是厚度为10～50纳米的金属层14;最好是15～20纳米厚的银层。其次，是2～5纳米厚的氧化钛层16，最好它是通过氧化金属钛层来形成，然后再通过反应溅射法沉积附加的二氧化钛层。接着是层18，该层具有表面层19和二氧化钛折射率2.7之间的中等折射率。这种层18可以同于或不厚于层12的氧化锌层。表面层19为透明的玻璃或塑料，典型的具有约1.5的折射率。图2示出了专门设计为电加热窗的另一实施例。其中的基质11为一部分被导电材料21覆盖的玻璃板，这种导电材料21作为电极能使电流转送到金属层14。第一减反射层包括氧化锌层22，也可以包括二氧化钛层23。如果包括二氧化钛层23，它与金属银层14相邻。这一银层被保护金属薄层25覆盖，该层的作用是防止下面的银层氧化。由于钛对氧有较大的亲合力，所以它是最适用的，而铝、锌、铋、铟、锡和其它金属也是适用的。大部分保护金属被转化为氧化物形成第二减反射层的一部分。这个减反射层还包括二氧化钛层26和第二个中等折射率层18，最好为氧化锌。表面层包括一塑料板27和一玻璃板29。这个最佳实施例具有4～5欧姆/100平方英尺(ohms/square)的薄层电阻。透光率一般大于70%，最佳的大于72%，并具有低的吸收。测得二氧化钛层的折射率在2.5～2.7范围内。最佳实施例的组成示于表1。玻璃板11和19皆为2.5毫米厚，但这一厚度并不严格。表1层 11 12 14 16 18 19材料玻璃 ZnO Ag TiO2ZnO 玻璃厚度(纳米) 37 18 3 35折射率 1.5 2.0 2.6 2.0 1.5图3a和3b中的曲线示出了实施例1的光谱透射率和反射率，玻璃基质上的40纳米氧化锌、18纳米银和40纳米氧化锌三层涂层上覆盖有表面玻璃层。曲线2表示实施例2的光谱性质，即在表1中叙述的本专利技术实施例。值得注意的是本专利技术的这一实施例在可见光谱区具有高透射率，在近红外区具有高反射率。光谱平均的(照明A)光学性能归纳于表2中。T1和R1指施用表面层前，涂层基体的透射率和反射率。T2、R2和R3指包括表面层19的叠层制品的透射率和反射率。R2和R3分别指光入射基片11和表面层19的反射率。最后一行给出了该透明制品的辐射率e。低辐射率是高红外反射率的量度，0.15或更小的辐射率适用于抑制太阳热的防护窗;特别好的是0.1或更小的辐射率。为对比起见，表2的前面行给出了实施例1和2的光学性质。注意本专利技术实施例2，提供了更高的可见光透射率T2、更低反射率R2和R3、和基本相同的辐射率。表2的第三行示出了33纳米氧化锌、3.5纳米二氧化钛、18纳米银、3纳米二氧化钛和33纳米氧化锌涂层的相应光学性质。为了进一步对批起见，表2的第四行示出了30纳米二氧化钛、18纳米银和30纳米二氧化钛涂层的相应光学性质。表2实施例 T1R1T2R2R3e1 84 7 72 17 17 0.062 85 6 74 15 15 0.063 85 5 75 14 14 0.064 85 6 81 10 9 0.06如表2所示，所有四个实施例具有非常接近的可见光透射率T1和辐射率e，然而，本专利技术两个实施例(例2和例3)的透射率T2和反射率R2和R3都在例1和例4的相应性能之间，因为例1和例4的减反射层只是分别地用了ZnO或TiO2。由于目前需要汽车挡风玻璃具有至少70%的透射率T2，使T2从72%(实施例1)增加到74%具有商业本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明制品，依次包括：透明基片；第一透明减反射层；透明金属层；二氧化钛层；具有表面层折射率和２．７之间的中等折射率的第二减反射层；和表面保护层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：多纳德V扎科布森，罗伊利伯纳迪，弗朗西斯瓦尔特里安，
申请(专利权)人：博克集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]