CN102555330A - 具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，包括玻璃基片和镀制在玻璃基片上的膜系。其中，所述膜系具有两层或两层以上的功能层，所述功能层中至少有一功能层为Cu层。本发明的玻璃产品膜层厚度均匀，辐射率低，且镀膜工艺简单，成本降低，镀膜后的玻璃产品呈自然色，并且颜色均一，克服了现有玻璃产品透过会变色的缺陷，并且在可见光区透过率高，在近红外区具有低辐射的优点。

Description

具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃

技术领域

本发明涉及玻璃深加工中的镀膜技术领域，具体是一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃。

背景技术

传统的低辐射玻璃大都是双银镀膜玻璃的结构，其结构主要为玻璃基板和依次镀制在玻璃基板上的第一介电质层、银膜层（功能层）、第一阻挡层、第二介电质层、银膜层（功能层）、第二阻挡层以及第三介电质层，按照所述结构生产的双银镀膜玻璃其透过色往往呈蓝绿色，将这样的玻璃用于建筑后，透过此玻璃，从室内往室外看时，外界的物体也被增添了蓝绿色调，使得外界景物发生色变。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有产品的缺陷，提供一种呈自然色，并且颜色均一的具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃。

本发明的技术方案是：

一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，包括玻璃基片和镀制在玻璃基片上的膜系，其特征在于，所述膜系具有两层或两层以上的功能层，其所述功能层中至少有一功能层为Cu层。

进一步的，所述膜系自玻璃基片向外依次包括：

基层电介质组合层、第一功能层、第一阻挡层、第一中间电介质组合层、第二功能层、第二阻挡层、第二中间电介质组合层、第三功能层、第三阻挡层、顶层电介质组合层。 

作为优选，所述基层电介质组合层为Si₃N₄层、ZnO层中的一种或者是二者的组合层。

作为优选，所述第一阻挡层、第二阻挡层、第三阻挡层为AZO层。

作为优选，所述第一中间电介质组合层、第二中间电介质组合层为ZnSnO₃层、ZnO层中的一种或者是二者的组合层。

作为优选，所述顶层电介质组合层为ZnSnO₃层、Si₃N₄层中的一种或者是二者的组合层。

作为优选，具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的三个功能层可以是以下三种情况的任意一种：

所述第一功能层为Cu层，第二功能层、第三功能层为Ag层；

所述第一功能层、第三功能层为Ag层，第二功能层为Cu层；

所述第一功能层、第二功能层为Ag层，第三功能层为Cu层。

作为具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的另一种优选结构，玻璃设有两个功能层，其结构为所述膜系自玻璃基片向外依次包括：

第一电介质层、第二电介质层、第一功能层、第一阻挡层、中间电介质组合层、第三电介质层、第二功能层、第二阻挡层、顶层下电介质层、顶层上电介质层。

本发明的玻璃产品膜层厚度均匀，辐射率低，且镀膜工艺简单，成本降低，镀膜后的玻璃产品呈自然色，并且颜色均一，克服了现有玻璃产品透过会变色的缺陷，并且在可见光区透过率高，在近红外区具有低辐射的优点。

附图说明

图1为例1具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的膜面反射光谱曲线；

图2为例1具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的玻璃面反射光谱曲线；

图3是例1具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的透射特性谱图；

图4为例2具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的膜面反射光谱曲线；

图5为例2具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的玻璃面反射光谱曲线；

图6是例2具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的透射特性谱图；

图7为例3具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的膜面反射光谱曲线；

图8为例3具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的玻璃面反射光谱曲线；

图9是例3具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的透射特性谱图；

图10是方案一的具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的结构示意图；

图11为例4具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的膜面反射光谱曲线；

图12为例4具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃面的反射光谱曲线；

图13为例4具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的透射特性谱图；

图14为例4具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的单片色系坐标；

图15为例4具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃构成的中空玻璃色系坐标；

图16为例5具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的膜面反射光谱曲线；

图17为例5具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的玻璃面反射光谱曲线；

图18为例5具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的透射特性谱图；

图19为例5具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的单片色系坐标；

图20为例5具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃构成的中空玻璃色系坐标；

图21为方案二具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

方案一：

如图10所示，本方案的具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃设有三个功能层，其结构为：

玻璃基片10/基层电介质组合层22/第一功能层23/第一阻挡层24/第一中间电介质组合层25/第二功能层26/第二阻挡层27/第二中间电介质组合层28/第三功能层29/第三阻挡层30/顶层电介质组合层31。

例1：

所述基层电介质组合层22为Si₃N₄层和ZnO层的组合层，Si₃N₄层的膜层厚度为21.7nm，ZnO层的膜层厚度为10nm；

所述第一功能层23为Cu层，膜层厚度为9.4nm；

所述第一阻挡层24为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

所述第一中间电介质组合层25为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为64nm，所述ZnO层的膜层厚度为10nm；

所述第二功能层26为Ag层，膜层厚度为17.3nm；

所述第二阻挡层27为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

所述第二中间电介质组合层28为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为58.7nm，ZnO层的膜层厚度为10.1nm;

所述第三功能层29为Ag层，膜层厚度为15.6nm；

所述第三阻挡层30为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

所述顶层电介质组合层31为ZnSnO₃层和Si₃N₄层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为15.9nm，Si₃N₄层的膜层厚度18.0nm。

综上，本实施例的材料膜层结构为：

玻璃基片/Si₃N₄/ZnO/Cu/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Ag/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Ag/AZO/ ZnSnO₃/ Si₃N₄。

用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下（玻璃为5mm普通白玻）：

玻璃可见光透过率T=60.4%；

可见光玻璃面反射率=13.7%；

可见光玻璃面色坐标a*值=-0.7；

可见光玻璃面色坐标b*值=-1.7；

可见光膜面反射率=8.6%；

可见光膜面色坐标a*=5.8；

可见光膜面色坐标b*=15.5；

玻璃辐射率E=0.019。

图1至图3为本实施例的产品光学参数曲线，由图1、图2可知该实施例的玻璃在可见光区具有高透过率，对近红外区具有低辐射率，图3说明所述具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃在可见光区具有高阳光透过率。据上述光学测量结果可知本实施例的玻璃产品呈自然色，且从各角度观察，颜色具有均一性。

例2：

基层电介质组合层22为Si₃N₄层和ZnO层的组合层；Si₃N₄层的膜层厚度为15.1nm，ZnO层的膜层厚度为10nm；

第一功能层23为Ag层，膜层厚度为8.3nm；

第一阻挡层24为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

第一中间电介质组合层25为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层膜层厚度为16nm，ZnO层膜层厚度为10nm；

第二功能层26为Cu层，膜层厚度为7.5nm；

第二阻挡层27为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

第二中间电介质组合层28为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层膜层厚度为45.nm, ZnO层的膜层厚度为10nm;

第三功能层为Ag层，膜层厚度为17.1nm；

第三阻挡层为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

顶层电介质组合层为ZnSnO₃层和Si₃N₄层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为15.3nm，Si₃N₄层的膜层厚度为10nm。

综上，本实施例玻璃的材料膜层结构为：

玻璃基片/Si₃N₄/ZnO/Ag/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Cu/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Ag/AZO/ ZnSnO₃/Si₃N₄。

使用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下（玻璃为5mm普通白玻）：

玻璃可见光透过率T=60.1%；

可见光玻璃面反射率=9.2%；

可见光玻璃面色坐标a*值=0.5；

可见光玻璃面色坐标b*值=-7.3；

可见光膜面反射率=8.7%；

可见光膜面色坐标a*=14.8；

可见光膜面色坐标b*=27；

玻璃辐射率E=0.020。

图4至图6为本实施例的产品光学参数曲线，由图4、图5可知该实施例的玻璃在可见光区具有高透过率，对近红外区具有低辐射率，图6说明所述具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃在可见光区具有高阳光透过率。据上述光学测量结果可知本实施例的玻璃产品呈自然色，且从各角度观察，颜色具有均一性。

例3：

基层电介质组合层22为Si₃N₄层和ZnO层的组合层，Si₃N₄层膜层厚度为15.3nm，ZnO层膜层厚度为10nm；

第一功能层23为Ag层，膜层厚度为13.4nm；

第一阻挡层24为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

第一中间电介质组合层25为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为64.8nm，ZnO层的膜层厚度为10nm；

第二功能层26为Ag层，膜层厚度为15.5nm；

第二阻挡层27为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

第二中间电介质组合层28为ZnSnO₃层和ZnO层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为71.5nm，ZnO层的膜层厚度为10.1nm;

第三功能层29为Cu层，膜层厚度为9.0nm；

第三阻挡层30为AZO层，膜层厚度为1.6nm；

顶层电介质组合层31为ZnSnO₃层和Si₃N₄层的组合层，ZnSnO₃层的膜层厚度为12.6nm，Si₃N₄层的膜层厚度为30nm。

综上，本实施例玻璃的具体结构为：

玻璃基片/Si₃N₄/ZnO/Ag/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Ag/AZO/ZnSnO₃/ZnO/Cu/AZO/ ZnSnO₃/Si₃N₄。

使用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下（玻璃为5mm普通白玻）：

玻璃可见光透过率T=63.6%;

可见光玻璃面反射率=12.5%;

可见光玻璃面色坐标a*值=-0.5;

可见光玻璃面色坐标b*值=-0.5;

可见光膜面反射率=11.9%;

可见光膜面色坐标a*=13.7;

可见光膜面色坐标b*=-0.3;

玻璃辐射率E=0.020。

图7至图9为本实施例的产品光学参数曲线，由图7、图8可知该实施例的玻璃在可见光区具有高透过率，对近红外区具有低辐射率，图9说明所述具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃在可见光区具有高阳光透过率。据上述光学测量结果可知本实施例的玻璃产品呈自然色，且从各角度观察，颜色具有均一性。

方案二：

如图21所示，本方案具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃设有两个功能层，其膜层结构自玻璃基片10向外依次为：

玻璃基片10/第一电介质层11/第二电介质层12/第一功能层13/第一阻挡层14/中间电介质组合层15/第三电介质层16/第二功能层17/第二阻挡层18/顶层下电介质层19/顶层上电介质层20。

所述第一电介质层11可设为Si₃N₄、ZnSnO₃、TiO₂或者SiOxNy膜层中的一种；

所述第二电介质层12优选为ZnO层；

所述第一功能层13为Cu层；

所述第一阻挡层14为NiCr、AZO、Ti或NiCrOx层；

所述中间电介质组合层15为ZnSnO₃或Si₃N₄层，或者是ZnSnO₃和Si₃N₄的组合层；

所述第三电介质层16为ZnO层;

所述第二功能层17为Ag层;

所述第二阻挡层18优选为为NiCr、ZnAlO、Ti或NiCrOx层中的一种；

所述顶层下电介质层19为ZnSnO₃层；

所述顶层上电介质层20为Si₃N₄层。

上述结构中，所有氮化硅（Si₃N₄）层使用硅铝（质量百分比92:8）靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射方式在氩、氮氛围中溅射沉积，功率为20-80kw，电源频率为20-40kHz；

所有氮氧化硅（SiOxNy ）层使用硅铝（质量百分比92:8）靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射方式在氩、氮、氧氛围中溅射沉积，功率为20-80kw，电源频率为20-40kHz；

AZO层使用陶瓷锌铝靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射方式在氩、氧氛围中溅射沉积，功率为5-15kw，电源频率为20-40kHz；

氧化锌锡（ZnSnOx）层，如ZnSnO₃，使用锌锡合金（质量百分比50:50）靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射方式在氩、氧氛围中溅射沉积，功率为10-70kw，电源频率为20-40kHz；

所有氧化镍铬（NiCrOx）层使用镍铬合金靶，采用平面阴极、直流磁控溅射方式在纯氩氛围中溅射沉积，功率为2-10kw；

功能层Ag层为使用银靶，采用平面阴极、直流磁控溅射方式在纯氩氛围中溅射沉积，功率为2-10kw；

功能层Cu层为使用铜靶，采用平面阴极、直流磁控溅射方式在纯氩氛围中溅射沉积，功率为2-10kw。

例4：

作为具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的一种优选结构，其膜层材料结构具体如下：

玻璃基片/Si₃N₄/ZnO/Cu/NiCr/ZnSnO₃/ZnO/Ag/NiCr/ZnSnO₃/Si₃N₄。

其中，所述第一电介质层11为Si₃N₄层，Si₃N₄厚度为19.5nm;

所述第二电介质层12为ZnO层，ZnO厚度为10nm；

所述第一功能层13为Cu层，Cu的厚度为7.5nm；

所述第一阻挡层14为NiCr层，NiCr的厚度为1.3nm；

所述中间电介质组合层15为ZnSnO₃层，ZnSnO₃的厚度为68.9nm；

所述第三电介质层16为ZnO层， ZnO的厚度为10nm;

所述第二功能层17为Ag层，Ag的厚度为16.8nm;

所述第二阻挡层18为NiCr层，NiCr的厚度为0.6nm;

所述顶层下电介质层19为ZnSnO₃， ZnSnO₃的厚度为20.4nm；

所述顶层上电介质层20为Si₃N₄，Si₃N₄的厚度为15.6nm。

玻璃膜层镀制完成后，产品参数如图11-15所示：

图11-图13中，虚线曲线为标准参照产品的测试曲线，实线曲线为本实施例产品的测试参数曲线；图14-图15为色坐标的a*值、b*值与角度的变化曲线图谱，虚线曲线为随着角度的变化a*值（绿到红的变化）的变化参数曲线，实线曲线为b*值（蓝到黄的变化）的参数曲线。

由图11、图12可知该实施例的玻璃产品在可见光区具有高透过率，对近红外区具有低辐射率。图13说明本实施例玻璃在可见光区具有高阳光透过率。图14、图15说明本实施例的玻璃产品呈自然色，且从各角度观察，颜色具有均一性。

例5：

具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃的另一种优选结构，具体为:

玻璃基片/Si₃N₄/ZnO/Cu/NiCr/ZnSnO₃/ZnO/Ag/NiCr/ZnSnO₃/Si₃N₄。

其中，所述第一电介质层11为Si₃N₄层，Si₃N₄的厚度为15.7nm；

第二电介质层12为ZnO层， ZnO的厚度为10nm；

第一功能层13为Cu层， Cu的厚度为7.3nm；

第一阻挡层14为NiCr层，NiCr的厚度为0.6nm；

中间电介质组合层15为ZnSnO₃层, ZnSnO₃的厚度为68.7nm；

第三电介质层16为ZnO层， ZnO的厚度为10nm;

第二功能层17为Ag层，Ag的厚度为15.6nm;

第二阻挡层18为NiCr层，NiCr的厚度为0.6nm;

顶层下电介质层19为ZnSnO₃层，ZnSnO₃的厚度为20.6nm；

顶层上电介质层20为Si₃N₄层，Si₃N₄的厚度为14nm。

产品参数如图16-图20所示：

图16-图18中，虚线曲线为标准参照产品的测试曲线，实线曲线为本实施例产品的测试参数曲线；图19-图20为色坐标的a*值、b*值与角度的变化曲线图谱，虚线曲线为随着角度的变化a*值（绿到红的变化）的变化参数曲线，实线曲线为b*值（蓝到黄的变化）的参数曲线。

由图16、图17可知本实施例的具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃在可见光区具有高透过率，对近红外区具有低辐射率。图18说明本实施例玻璃产品在可见光区具有高阳光透过率。图19、图20说明本实施例玻璃产品呈自然色，且从各角度观察，颜色具有均一性。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (12)

1.一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，包括玻璃基片和镀制在玻璃基片上的膜系，其特征在于，所述膜系具有两层或两层以上的功能层，且所述功能层中至少有一功能层为Cu层。

2.根据权利要求1所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述膜系自玻璃基片向外依次包括：

基层电介质组合层、第一功能层、第一阻挡层、第一中间电介质组合层、第二功能层、第二阻挡层、第二中间电介质组合层、第三功能层、第三阻挡层、顶层电介质组合层。

3.根据权利要求2所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述基层电介质组合层为Si₃N₄层、ZnO层中的一种或者是二者的组合层。

4.根据权利要求2所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一阻挡层、第二阻挡层、第三阻挡层为AZO层。

5.根据权利要求2所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一中间电介质组合层、第二中间电介质组合层为ZnSnO₃层、ZnO层中的一种或者是二者的组合层。

6.根据权利要求2所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层电介质组合层为ZnSnO₃层、Si₃N₄层中的一种或者是二者的组合层。

7.根据权利要求2-6中任一权利要求所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一功能层为Cu层，第二功能层、第三功能层为Ag层。

8.根据权利要求2-6中任一权利要求所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一功能层、第三功能层为Ag层，第二功能层为Cu层。

9.根据权利要求2-6中任一权利要求所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一功能层、第二功能层为Ag层，第三功能层为Cu层。

10.根据权利要求1所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述膜系自玻璃基片向外依次包括：

第一电介质层、第二电介质层、第一功能层、第一阻挡层、中间电介质组合层、第三电介质层、第二功能层、第二阻挡层、顶层下电介质层、顶层上电介质层。

11.如权利要求10所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一功能层为Cu，所述第二功能层为Ag。

12.如权利要求10所述的一种具有多层功能层的低辐射镀膜玻璃，其特征在于，所述第一功能层为Ag，所述第二功能层为Cu。

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