CN101898871A - 低反射镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低反射镀膜玻璃及其制备方法。该镀膜玻璃包括：玻璃基片；第一层氧化物层，位于该玻璃基片上，该第一层氧化物层为SnO₂或ZnO；第二层氧化物层，位于该第一层氧化物层上，该第二层氧化物层为SiO₂；第三层氧化物层，位于该第二层氧化物层上，该第三层氧化物层为Nb₂O₅或Bi₂O₃；最外层氧化物层，位于该第三层氧化物层上，该最外层氧化物层为SiO₂。本发明的镀膜玻璃采用多膜层结构，尤其是4层增透膜层结构，从而降低了基片的反射。其单面镀膜玻璃对可见光的透过率为92-95％，对可见光的反射率为4.3-5.0％，双面镀制镀膜玻璃的透过率为95-99％，对可见光的反射率为0.3-1.0％。同时，该产品反射颜色值可根据需求调整，a*和b*值域范围宽。并且，该膜层制备工艺稳定，溅射速度快，日产量高。

Description

低反射镀膜玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种镀膜玻璃，更具体的涉及使用磁控溅射方式制备的低反射镀膜玻璃及其制备方法。

背景技术

折射率为1.52的普通浮法玻璃，每个表面的反射率约为4.2％左右。这种表面反射造成了两个严重后果：光能的损失，光的多次反射或漫射造成平面呈像。

减反射膜的工艺原理是基于薄膜干涉原理。入射光在介质膜两表面反射后得两束相干光，选择折射率适当的介质膜材料，可使两束相干光的振幅接近相等，再控制薄膜厚度，使两相干光的光程差满足干涉极小条件，此时反射光能量将完全消除或大大减弱。反射能量的大小是由光波在介质膜表面的边界条件确定，适当条件下可完全没有反射光或只有很弱的反射光。

建筑市场某些特殊场所，如：电视台转播室、展柜等，它们要求使用的玻璃具有较低的反射，这样能更加体现其摄制景物、展出物品的色彩真实性，受到玻璃产生反射的影响最小。同时这种低反射膜层还可以被推广应用到显示器屏幕的保护玻璃上，可以增加显示器的显像效果。

国内的产品主要是溶胶-凝胶法或化学喷涂法制备的具有减反射效果的镀膜产品，这些方式生产的低反射玻璃减反射效果有限、单日产能低、产品生产规格尺寸小、反射颜色单一。而以磁控溅射方式制备的低反射玻璃，可以根据客户的需要在不改变低反射效果的同时，任意调节其反射颜色。

美国专利No.5450238涉及一种以磁控溅射方式制备的低反射玻璃，并具体公开了具有玻璃/TiO₂或SnO₂/SiO₂/TiO₂或Nb₂O₅/SiO₂镀膜结构的低反射玻璃。该专利中采用磁控溅射方法沉积各层，该膜层能达到一定的低反射效果，但是由于Ti溅射靶材的溅射速率慢，使得该方法不能满足大批量高效的生产。

授权公告号为CN 1313408C的中国专利阐述了至少一面包含由薄层构成叠层的防眩涂层，其中介绍不同膜层搭配及产生的防眩效果，但是所述膜层镀制后颜色值单一，整体颜色不够中性，因而限制了其使用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种镀膜玻璃及其制备方法，以解决现有技术中镀膜玻璃制作中溅射速度慢的缺陷，同时增强镀膜玻璃的低反射。

为实现上述目的，本发明提供了一种镀膜玻璃，包括：玻璃基片；第一层氧化物层，位于该玻璃基片上，该第一层氧化物层为SnO₂或ZnO；第二层氧化物层，位于该第一层氧化物层上，该第二层氧化物层为SiO₂；第三层氧化物层，位于该第二层氧化物层上，该第三层氧化物层为Nb₂O₅或Bi₂O₃；最外层氧化物层，位于该第三层氧化物层上，该最外层氧化物层为SiO₂。

其中，该第一层氧化物层厚度为15-40nm，该第二层氧化物层厚度为10-40nm，该第三层氧化物层厚度为80-130nm，该最外层氧化物层厚度为70-100nm。

其中，双面镀制是指该玻璃基片的双面上都具有该第一层氧化物层、该第二层氧化物层、第三层氧化物层及最外层氧化物层。

为实现上述目的，本发明提供了一种镀膜玻璃的制备方法，包括步骤：步骤1：提供玻璃基片；步骤2：在该玻璃基片上沉积第一层氧化物层，该第一层氧化物层为SnO₂或ZnO；步骤3：在该第一层氧化物层上沉积第二层氧化物层，该第二层氧化物层为SiO₂；步骤4：在该第二层氧化物层上沉积第三层氧化物层，该第三层氧化物层为Nb₂O₅或Bi₂O₃；步骤5：在该第三层氧化物层上沉积最外层氧化物层，该最外层氧化物层为SiO₂。

其中，由步骤2至步骤5中，所述沉积方式为磁控溅射沉积。

并且，磁控溅射第一层氧化物层的靶材为锡或锌，分别得到SnO₂和ZnO，作为第一层氧化物层；磁控溅射第二层氧化物所使用的靶材优选为Si；磁控溅射第三层氧化物所使用的靶材优选为Bi₂O₃；磁控溅射最外层氧化物所使用的靶材优选为Si。

其中，该第一层氧化物层沉积的厚度为25-30nm，该第二层氧化物层沉积的厚度为20-25nm，该第三层氧化物层沉积的厚度为105-110nm，该最外层氧化物层沉积的厚度为85-90nm。

其中，双面镀制需在该玻璃基片的另一侧都进行步骤2至步骤5的操作。

本发明所提供的镀膜玻璃采用上述多膜层结构，特别是4层增透膜层结构，可以满足在基片表面的单面镀制、双面镀制。单面镀制对可见光的透过率为92-95％，对可见光的反射率为4.3-5.0，玻面颜色值-1.0≤a*≤3.0，-3.0≤b*≤-1.0；双面镀膜玻璃对可见光的透过率为95-99％，对可见光的反射率为0.3-1.0％，膜面反射颜色值-4.0≤a*≤0，-4.0≤b*≤0。同时，其在制备中溅射速度快，制备工艺简单。并且，膜层镀制后，可以满足各种冷加工、热处理，其低反射性能不变。该制品可以单片、夹胶或制成中空玻璃使用，可广泛用于建筑幕墙、艺术品市场、电视转播室、展柜等场所，在使用中能体现其摄制景物、展出物品的色彩真实性。

附图说明

图1为本发明的单面镀制低反射玻璃的结构示意图；

图2为本发明的双面镀制的镀膜玻璃的结构示意图；

图3为本发明单面镀制低反射玻璃的透过曲线；

图4为本发明单面镀制低反射玻璃的反射曲线；

图5为本发明双面镀制低反射玻璃的透过曲线；

图6为本发明双面镀制低反射玻璃的反射曲线。

其中，附图标记：

10：玻璃基片            1、5：第一层氧化物层

2、6：第二层氧化物层    3、7：第三层氧化物层

4、8：第四层氧化物层

具体实施方式

本发明的一个实施方式中，提供了一种单面镀膜的低反射镀膜玻璃，图1为本发明单面镀制低反射玻璃的结构示意图，如图1所示，该镀膜玻璃按如下顺序包括：玻璃基片10；在玻璃基片上的第一层氧化物层1；在第一层氧化物层上的第二层氧化物层2；在第二层氧化物层上的第三层氧化物层3；以及在第三层氧化物层上的最外层氧化物层4。

其中，所述玻璃可以是任何能够得到的基片玻璃，比如钠钙玻璃或低铁玻璃等。在本发明的一个特别优选的实施方式中，所述的玻璃基片为建筑级浮法原片玻璃，且更优选的为新鲜的建筑级浮法原片玻璃。所谓“新鲜”，是指据生产日期不超过两个月。

其中，在本发明的一个实施方式中，在基片上第一层的氧化物优选SnO₂或ZnO，且更优选为SnO₂。另外，在基片上第一层氧化物层1的厚度优选为15-40nm，更优选为20-35nm，最优选为25-30nm。

在本发明的一个实施方式中，在第一层氧化物层1上的第二层氧化物层2最优选为SiO₂。另外，第二层氧化物层2的优选厚度为10-40nm，更优选厚度为15-30nm，最优选厚度为20-25nm。

在本发明的一个实施方式中，在第二层氧化物层2上的第三层氧化物层3最优选为Nb₂O₅或Bi₂O₃。且更优选为Bi₂O₃。另外，在第二层氧化物层2上的第三层氧化物层3的优选厚度为80-130nm，更优选厚度为95-115nm，最优选厚度为105-110nm。

在本发明的一个实施方式中，在第三层氧化物层3上的最外层氧化物层4最优选为SiO₂。另外，在第三层氧化物层3上的最外层氧化物层4的优选厚度为70-100nm，更优选厚度为80-95nm，最优选的厚度为85-90nm。

并且，该镀膜玻璃对可见光的透过率为92-95％，该镀膜玻璃对可见光的反射率为4.3-5.0％，玻面颜色值-1.0≤a*≤3.0，-3.0≤b*≤-1.0；

并且，为了达到更加明显的低反射效果，可在玻璃基片上实现双面镀制，本发明的另一实施例提供了一种双面镀制的镀膜玻璃，图2为本发明的双面镀制的镀膜玻璃的结构示意图，如图2所示，与上述单面镀制的镀膜玻璃相比，所不同的是玻璃基片的另一侧具有相同的膜层排列，即，该玻璃基片一侧具有该第一层氧化物层1、第二层氧化物层2、第三层氧化物层3及最外层氧化物层4，并且，该玻璃基片10的另一侧上也具有第一层氧化物层5、第二层氧化物层6、第三层氧化物层7及最外层氧化物层8。

其中，该双面镀制的镀膜玻璃的各面的第一层氧化物层1、5、第二层氧化物层2、6、第三层氧化物层3、7及最外层氧化物层4、8的组成及厚度分别与上述单层镀制的镀膜玻璃的对应层组成及厚度的选择相同，此处不再重复论述。

并且，玻璃基片两个面的该第一层氧化物层1及该第一层氧化物层5的组成及厚度可以相同也可以不同，同样，两个面的该第二层氧化物层2、6之间、第三层氧化物层3、7之间及最外层氧化物层4、8之间的组成及厚度可以相同也可以不同。

并且，该镀膜玻璃对可见光的透过率为95-99％，该镀膜玻璃对可见光的反射率为0.3-1.0％。膜面反射颜色值为-4.0≤a*≤0，-4.0≤b*≤0。

另外，本发明的镀膜玻璃的制备方法，包括步骤：

步骤1：提供玻璃基片；

步骤2：在该玻璃基片上沉积第一层氧化物层；

步骤3：在该第一层氧化物层上沉积第二层氧化物层；

步骤4：在该第二层氧化物层上的第三层氧化物层；

步骤5：在该第三层氧化物层上的最外层氧化物层。

其中，第一层的氧化物优选SnO₂或ZnO，且更优选为SnO₂。另外，在基片上第一层氧化物层1的厚度优选为15-40nm，更优选为20-35nm，最优选为25-30nm。

在本发明的一个实施方式中，在第一层氧化物层上的第二层氧化物层最优选为SiO₂。另外，第二层氧化物层2的优选厚度为10-40nm，更优选厚度为15-30nm，最优选厚度为20-25nm。

在本发明的一个实施方式中，在第二层氧化物层上的第三层氧化物层最优选为Nb₂O₅或Bi₂O₃。且更优选为Bi₂O₃。另外，在第二层氧化物层2上的第三层氧化物层3的优选厚度为80-130nm，更优选厚度为95-115nm，最优选厚度为105-110nm。

在本发明的一个实施方式中，在第三层氧化物层上的最外层氧化物层最优选为SiO₂。另外，在第三层氧化物层3上的最外层氧化物层4的优选厚度为70-100nm，更优选厚度为80-95nm，最优选的厚度为85-90nm。

并且，本发明双面镀制镀膜玻璃的制备方法，包括了上述步骤1至步骤5，所不同的是还包括步骤6：在玻璃基片的另一侧沉积相同的膜层排列，即在该玻璃基片的两个表面都进行步骤2至步骤5的操作。

其中，在本发明中，对于沉积工艺和工艺参数没有具体的限制，其中，能够沉积各氧化层的多种已知的沉积方法都可以选用，最优选的，在本发明中使用磁控溅射方法沉积所有膜层。同时，对于可能用于形成本发明的镀膜玻璃的，包括磁控溅射在内的多种已知的沉积方法，本领域技术人员是完全有能力根据目标膜层的组成和厚度选择合适的沉积工艺参数，其中工艺参数包括磁控溅射中可能涉及到的溅射气氛、溅射真空度、靶材材质、溅射功率以及溅射时间等。因此，在本说明书中给出的有关沉积工艺及其参数的选择均为示例性的，并不构成对本发明的限制。

下面以磁控溅射方法为例说明本发明的低反射镀膜玻璃的制备过程。

首先，提供玻璃基片，并可选的对玻璃基片进行抛光和清洗，抛光和清洗的具体方式是为本领域技术人员所熟知的，这里不作具体说明。

将玻璃基片装入磁控溅射室，准备磁控溅射室，磁控溅射室的本底真空度优选为10^-6-10^-5mbar级的工作气氛。

在玻璃基片上溅射第一层氧化物层，溅射第一层氧化物层的靶材优选为锡或锌，分别得到SnO₂和ZnO，作为第一层氧化物层。最优选为锡靶，得到SnO₂，作为第一层氧化物。

在第一层氧化物层上溅射第二层氧化物层，溅射第二层氧化物所使用的靶材优选为Si，得到SiO₂，作为第二层氧化物。

在第二层氧化物层上溅射第三层氧化物层，溅射第三层氧化物所使用的靶材优选为Bi₂O₃，得到Bi₂O₃，作为第三层氧化物。

在第三层氧化物层上溅射最外氧化物层，溅射最外层氧化物所使用的靶材优选为Si，得到SiO₂，作为最外层氧化物。

如需双面镀制，在以上膜层形成之后，将玻璃基片调转至另一面，按照上述顺序进行相同工艺的镀制。

本发明玻璃的可见光透过率T＝94-99％，优选为T＝96-99％，最优为97％-99％，整体反射率R＝0.3-1.0％，优选为0.3-0.8％。最优选为0.3％-0.6％。

在本发明中，镀膜玻璃的光学性能均为美国Hunter Lab公司生产的ColorQuest XE光学仪器测定，颜色参数为按国际惯例对色度空间的定义。对于各膜层的组成可以采用常规的薄膜组成分析方法进行测定，本发明中各膜层厚度的测定使用的仪器为中科院半导体所台阶测试仪。

作为一种新的膜层结构，对于单面溅射沉积或双面溅射沉积的制品，可满足多种加工要求。在经过如下的加工处理后，其光学性能保持不变。

1.溅射沉积低反射膜层后的基片可以满足机械或人工切割，粗磨或精磨，钻孔等加工，其表面情况良好，低反射性能不受影响。

2.该膜层的耐磨性能优良。经过500rad研磨试验，ΔH＜1％。

3.溅射沉积低反射膜层后的基片可以满足夹胶加工，胶片可使用PVB胶片、SGP胶片、EVA胶片等常规产品。

以一次夹胶过程为例。首先提供6mm厚的单面镀制低反射基片，并将膜层置于外表面(即1#面和4#面)，中间为0.76mmPVB胶片，采用辊压-蒸压法进行夹胶，其制品仍具备低反射光学性能。用美国HunterLab公司生产的Color Quest XE光学仪器测定可见光透过率T，颜色值a*和b*。

低反射夹层制品

编号	T(％)	a*	b*
				1	93.56	-1.35	0.51
2	93.69	-1.64	0.56
				3	93.54	-1.71	0.60
4	93.96	-1.65	0.62
				5	93.48	-1.54	0.66
6	93.51	-1.36	0.57

4.溅射沉积低反射膜层后的基片，无论单面镀制、双面镀制，均可以满足钢化、半钢化及弯钢化等热加工，而其表面外观良好，光学性能基本不变，同时机械强度大大提高，可作为安全玻璃使用。

以一次钢化过程为例。基片为6mm双面镀制的低反射玻璃。设备选用Tamglass单室钢化炉。钢化前后分别用美国Hunter Lab公司生产的ColorQuest XE光学仪器测定可见光透过率T，室外面反射R，颜色值a*和b*。

低反射制品钢化前

编号	T(％)	R(％)	a*	b*
					1	95.87	0.64	3	-2
2	95.91	0.63	2	-3
					3	95.86	0.66	3	-3
4	95.92	0.64	3	-2
					5	95.99	0.67	2	-2
6	95.51	0.63	2	-2

低反射制品钢化后

编号	T(％)	R(％)	a*	b*
					1	96.47	0.43	2	-1
2	96.46	0.46	1	-2
					3	96.28	0.45	2	-2
4	96.38	0.47	2	-1
					5	96.55	0.42	1	-1
6	96.50	0.46	1	-1

下面将通过具体的实施例来说明本发明的镀膜玻璃，需要说明的是，虽然在实施例中的膜层厚度和光学参数为一数值范围，但是本领域技术人员能够理解，该范围仅仅是由于膜层不可避免的不均匀性和误差而产生的。

实施例1

本发明采用常规真空磁控溅射设备制备，在通入工艺气体后的真空级数保证为10^-3mbar级的工作气氛的条件下，使用新鲜的(生产日期不超过两个月)建筑级浮法原片镀制。

玻璃基片10上的第一层氧化物层1：使用Sn靶材，在氩气-氧气混合气体气氛中，在氩气流量为400sccm，氧气流量为1200sccm的条件下，在50KW的溅射功率下，溅射厚度为26-28nm的氧化物层SnO₂。

第二层氧化物层2：使用Si靶材，在氩气-氧气混合气体气氛中，在氩气流量为500sccm，氧气流量为1000sccm的条件下，在57KW的溅射功率下，溅射厚度为20-22nm的氧化物层SiO₂。

第三层氧化物层3：使用Bi₂O₃靶材，在氩气-氧气混合气体气氛中，在氩气流量为1200sccm，氧气流量为120sccm的条件下，在80KW的溅射功率下，溅射厚度为105-108nm的氧化物层Bi₂O₃。

最外层氧化物层4：使用Si靶材，在氩气-氧气混合气体气氛中，在氩气流量为500sccm，氧气流量为1000sccm的条件下，在150KW的溅射功率下，溅射厚度为85-87的氧化物层SiO₂。

图3和图4分别为上述单面镀制低反射玻璃的光谱曲线，

玻璃可见光透射率T＝92％-95％；

可见光镀膜面反射率R＝4.3％-5.0％；

玻面颜色值-1.0≤a*≤3.0，-3.0≤b*≤-1.0；

实施例2

本实施例与上述实施例1的工艺步骤相同，所不同的是在上述实施例1的步骤之后，按照上述相同的步骤，在玻璃基片的另一侧，溅射同样的四层氧化物膜层(图2中5、6、7、8层)。

图5及图6分别为双面镀制低反射玻璃的光谱曲线，在如图所示的波长范围内可以看出明显的低反射效果。采用上述工艺参数制备的镀膜玻璃光学性能如下：

可见光透射率T＝95％-98％；

可见光镀膜面反射率R＝0.3％-1.0％；

膜面反射颜色值-4.0≤a*≤0，-4.0≤b*≤0。

本发明所提供的镀膜玻璃采用上述多膜层结构，特别是4层增透膜层结构，可以满足在基片表面的单面镀制、双面镀制。单面镀制对可见光的透过率为92-95％，对可见光的反射率为4.3-5.0；双面镀膜玻璃对可见光的透过率为95-99％，对可见光的反射率为0.3-1.0％，实现了低反射的效果。并且，在保证低反射的前提下，本发明镀制后的基片可以满足各种冷加工、热处理，其低反射性能不改变。其制品可以单片、夹胶、钢化、弯钢化或制成中空玻璃使用，可广泛用于建筑幕墙、电视台转播室、展柜等场所。在使用中能体现其摄制景物、展出物品的色彩真实性。同时，该膜层制备工艺稳定，溅射速度快，日产量高。

以上实施例仅仅是对本发明的具体举例说明，本领域技术人员完全有能力在此基础上进行合理的调整和改变，而不会被限制在本说明书所公开的具体细节上。但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种镀膜玻璃，其特征在于，包括：

玻璃基片；

第一层氧化物层，位于该玻璃基片上，该第一层氧化物层为SnO₂或ZnO；

第二层氧化物层，位于该第一层氧化物层上，该第二层氧化物层为SiO₂；

第三层氧化物层，位于该第二层氧化物层上，该第三层氧化物层为Nb₂O₅或Bi₂O₃；

最外层氧化物层，位于该第三层氧化物层上，该最外层氧化物层为SiO₂。

2.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，该第一层氧化物层厚度为15-40nm，该第二层氧化物层厚度为10-40nm，该第三层氧化物层厚度为80-130nm，该最外层氧化物层厚度为70-100nm。

3.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，该玻璃基片的一个表面具有该第一层氧化物层、该第二层氧化物层、第三层氧化物层及该最外层氧化物层。

4.根据权利要求3所述的镀膜玻璃，其特征在于，其玻面颜色值-1.0≤a*≤3.0，-3.0≤b*≤-1.0。

5.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，该玻璃基片的两个表面都具有该第一层氧化物层、该第二层氧化物层、第三层氧化物层及该最外层氧化物层。

6.根据权利要求5所述的镀膜玻璃，其特征在于，其膜面反射颜色值-4.0≤a*≤0，-4.0≤b*≤0。

7.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，单面镀制后，该镀膜玻璃对可见光的透过率为92-95％。

8.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，单面镀制后，该镀膜玻璃对可见光的反射率为4.3-5.0％。

9.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，双面镀制后，该镀膜玻璃对可见光的透过率为95-99％。

10.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，双面镀制后，该镀膜玻璃对可见光的反射率为0.3-1.0％。

11.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，该镀膜玻璃为经过夹胶、钢化、半钢化或弯钢化处理的制品。

12.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，该镀膜玻璃作为建筑幕墙、电视台转播室及展柜用玻璃。

13.一种权利要求1的镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：提供玻璃基片；

步骤2：在该玻璃基片上沉积第一层氧化物层，该第一层氧化物层为SnO₂或ZnO；

步骤3：在该第一层氧化物层上沉积第二层氧化物层，该第二层氧化物层为SiO₂；

步骤4：在该第二层氧化物层上的第三层氧化物层，该第三层氧化物层为Nb₂O₅或Bi₂O₃；

步骤5：在该第三层氧化物层上的最外层氧化物层，该最外层氧化物层为SiO₂。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，于步骤2至步骤5中，所述沉积方式为磁控溅射沉积。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，

磁控溅射第一层氧化物层的靶材为锡或锌，分别得到SnO₂和ZnO，作为第一层氧化物层；

磁控溅射第二层氧化物所使用的靶材优选为Si；

磁控溅射第三层氧化物所使用的靶材优选为Bi₂O₃；

磁控溅射最外层氧化物所使用的靶材优选为Si。

16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，该第一层氧化物层沉积的厚度为15-40nm，该第二层氧化物层沉积的厚度为10-40nm，该第三层氧化物层沉积的厚度为80-130nm，该最外层氧化物层沉积的厚度为70-100nm。

17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，对步骤5所得到的制品进行夹胶、钢化、半钢化或弯钢化处理。

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