CN102730984A - 一种单向透视玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向透视玻璃，包括玻璃基板，以及依次叠加设置在所述玻璃基板一表面的复合电介质层、金属反射层、阻止金属氧化层、光吸收层和复合介质保护层。本发明单向透视玻璃结构牢固、紧凑、简单，能提高观察对象面光线的反射率，同时减低观察面光线的反射率，观察干扰少。该单向透视玻璃制备方法工序简单，提高了生产效率，降低了生产成本，适于工业化生产。

Description

一种单向透视玻璃及其制备方法

技术领域

本发明属于电光源技术领域，具体的说是涉及一种单向透视玻璃及其制备方法。

背景技术

单向玻璃因具有单向的透视功能，从而使一些特定场所都需要用到它，特别是一些监狱、公检法机构审讯室、大学科研机构以及大型会议室等场所，都需要用到这种单向玻璃。

而现有技术中单向透视玻璃一般采用在普通玻璃上贴膜的结构，采用这种贴膜结构的单向玻璃存在着单向透视效果差，且容易受到破坏、脱落等缺点。

而现有技术中另一种单向透视玻璃是采用在玻璃表面上镀金属层。该结构的单向透视玻璃的金属层容易从玻璃表面脱离，更重要的是随着时间的推移，金属层中的金属被氧化，导致该单向透视玻璃的透视性降低或者导该单向透视玻璃无法实现单向透视的功能。

而且上述的现有单向透视玻璃均利用两侧强弱光源差别窥视监督方法，存在人为痕迹过于明显、不具备隐蔽性等局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种结构牢固、紧凑、简单，能提高观察对象面光线的反射率，同时减低观察面光线的反射率，减少观察干扰的单向透视玻璃。

以及，上述单向透视玻璃的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种单向透视玻璃，包括玻璃基板以及依次叠加设置在所述玻璃基板一表面的复合电介质层、金属反射层、阻止金属氧化层、光吸收层和复合介质保护层。

以及，上述单向透视玻璃制备方法，包括如下步骤：

提供玻璃基板；

在所述玻璃基板上镀复合电介质层；

在复合电介质层上镀金属反射层；

在金属反射层上镀阻止金属氧化层；

在阻止金属氧化层上镀光吸收层；

在光吸收层上镀复合介质保护层。

本发明单向透视玻璃通过层结构叠加设置而成，其结构牢固、紧凑、简单。其中，所含的复合电介质层能有效加强玻璃基板与金属反射层的结合强度，同时还可以降低光线的透过率，从而降低光线从玻璃基板射向金属反射层的强度；金属反射层能将从玻璃基板射来的光反射，使玻璃基板即观察对象面无法透视到相对面；阻止金属氧化层叠加设置在金属反射层表面，有效的阻止金属反射层与空气的接触并发生氧化，保证了金属反射层的可透视性和反光性能；光吸收层能有效使光线在其界面发生折射，降低光线的反射率，并使光在穿透该光吸收层的过程中被吸收，从而降低了该单向透视玻璃的与玻璃基板相对的外表面即观察面光线的反射率，实现透视效果，并减少观察干扰；复合介质保护层能有效的对光吸收层起到保护作用，使得该单向透视玻璃耐用，不易损坏，同时还可以提高光线的透过率。因此，该结构的单向透视玻璃能提高观察对象面光线的反射率，同时减低观察面光线的反射率，减少观察干扰。

本发明单向透视玻璃制备方法采用镀层的方式依次在玻璃基板上镀层，使得该单向透视玻璃各层之间结合紧密，结构紧凑，其制备方法工序简单，提高了生产效率，降低了生产成本，适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明单向透视玻璃一种优选结构示意图；

图2是本发明单向透视玻璃另一种优选结构示意图；

图3是本发明单向透视玻璃又一种优选结构示意图；

图4是本发明单向透视玻璃制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种结构牢固、紧凑、简单，能提高观察对象面光线的反射率，同时减低观察面光线的反射率，减少观察干扰的单向透视玻璃。如图1至图3所示，该单向透视玻璃包括玻璃基板1，以及在玻璃基板1一表面依次叠加设置的玻璃基板1、复合电介质层2、金属反射层3、阻止金属氧化层4、光吸收层5和复合介质保护层6。这样，该单向透视玻璃所含的复合电介质层2能有效加强玻璃基板1与金属反射层3的结合强度，同时通过调整该复合电介质层2的材质和/或厚度，实现对复合电介质层2颜色的调节，从而降低光线的透过率，从而降低光线从玻璃基板1射向金属反射层3的强度；金属反射层3能将从玻璃基板1射来的光反射，使玻璃基板1即观察对象面无法透视到相对面；阻止金属氧化层4叠加设置在金属反射层3表面，有效的阻止金属反射层3与空气的接触并发生氧化，保证了金属反射层3的可透视性和反光性能；光吸收层5能有效使光线在其界面发生折射，降低光线的反射率，并使光在穿透该光吸收层5的过程中被吸收，从而降低了该单向透视玻璃的与玻璃基板1相对的外表面即观察面光线的反射率，实现透视效果，并减少观察干扰；复合介质保护层6能有效的对光吸收层5起到保护作用，使得该单向透视玻璃耐用，不易损坏，同时通过调整该复合介质保护层6材质和/或厚度，实现对复合介质保护层6颜色的调节，提高光线的透过率。该单向透视玻璃结构牢固、紧凑、简单，能提高观察对象面光线的反射率，同时减低观察面光线的反射率，减少观察干扰。

具体地，玻璃基板1的材质可以是普通玻璃或钢化玻璃，或本领域常用的其他类型的玻璃，该玻璃基板1的与上述复合电介质层2相对的表面作为本发明单向透视玻璃一外表面，该表面也即是该单向透视玻璃的观察对象面。

进一步地，上述复合电介质层2优选包含第二电介质层22或互相叠加设置的第一电介质层21和第二电介质层22。当复合电介质层2只包含第二电介质层22时，第二电介质层22叠加设置在玻璃基板1与金属反射层3之间；当复合电介质层2包含互相叠加设置的第一电介质层21和第二电介质层22时，第一电介质层21与玻璃基板1一表面叠加设置，第二电介质层22与金属反射层3叠加设置。其中，第一电介质层21优选为Si₃N₄层、SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中任一层或由Si₃N₄、SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种所组成的复合层；第二电介质层22优选为SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中任一层或由SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种所组成的复合层；其中，ZnSnO_x分子式中x优选为1～2，TiO_x分子式中x优选为2。该复合电介质层2的厚度优选为4～50nm，其中，第二电介质层22的厚度大于为4nm，小于或等于50nm。该优选结构和厚度的复合电介质层2能进一步提高玻璃基板1与金属反射层3的结合强度，同时通过灵活调整该复合电介质层2的材质和厚度，实现对复合电介质层颜色的调节，从而降低光线的透过率，从而进一步降低光线从玻璃基板1射向金属反射层3的强度。

具体地，上述金属反射层3优选为Ag层、Al层、Cr层或Cu层，该金属反射层3的厚度优选为10nm～30nm。该优选结构和厚度的金属反射层3能进一步将从玻璃基板1射来的光反射，使玻璃基板1即观察对象面无法透视到相对面。

具体地，上述阻止金属氧化层4优选为NiCr层、Nb层、Cr层、NiCrO_x层、NbO_x层、CrO_x层、NiCrN_x层、NbN_x层或CrN_x层，其中，NiCrO_x分子式中x优选为1～1.33，NbO_x分子式中x优选为0.5～2.5，CrO_x分子式中x优选为1～1.33。该防止金属氧化层4的厚度优选为0.5nm～10nm。该优选结构和厚度的阻止金属氧化层4叠加设置在金属反射层3表面，能更好的阻止金属反射层3与空气的接触并发生氧化，保证了金属反射层3的可透视性和反光性能。

具体地，上述光吸收层5优选为TiN_x层、SSTN_x层、SSTO_x层、NiCrO_x层中任意一层或TiN_x、SSTN_x、SSTO_x层、NiCrO_x中的至少两种所组成的复合层，其中，TiN_x分子式中x优选为1～1.33，SSTN_x分子式中x优选为0.67～1，SSTO_x分子式中x优选为1～1.33，NiCrO_x分子式中x优选为1～1.33。该光吸收层5的厚度优选为10nm～30nm。该优选结构和厚度的光吸收层5能进一步有效使光线在其界面发生折射，降低光线的反射率，并使光在穿透该光吸收层5的过程中被吸收，从而降低了该单向透视玻璃的与玻璃基板1相对的外表面即观察面光线的反射率，实现透视效果，并减少观察干扰。

进一步地，上述复合介质保护层6优选包含第二介质保护层62或互相叠加设置的第一介质保护层61和第二介质保护层62。当复合介质保护层6只包含第二介质保护层62时，第二介质保护层62叠加设置在光吸收层5的与防止金属氧化层4相对的表面上，该表面也即是该单向透视玻璃的观察面；当复合介质保护层6包含互相叠加设置的第一介质保护层61和第二介质保护层62时，第一介质保护层61叠加设置在光吸收层5的与防止金属氧化层4相对的表面上，第二介质保护层62作为本发明单向透视玻璃另一外表面，该表面也即是该单向透视玻璃的观察面。其中，该第一介质保护层61优选为SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中的任一层或SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种的所组成的复合层；第二介质保护层62优选为SiN_x层、SnO₂层中的任一层或SiN_x、SnO₂所组成的复合层；其中，ZnSnO_x分子式中x优选为1～2，TiO_x分子式中x优选为2，SiN_x分子式中x优选为1.33。该复合介质保护层的厚度优选为20～60nm，其中，第二介质保护层62的厚度大于10nm，小于或等于60nm。该优选结构和厚度的复合介质保护层6能有效的对光吸收层5起到保护作用，使得该单向透视玻璃耐用，不易损坏，同时通过灵活调整该复合介质保护层6的材质和厚度，实现对该复合介质保护层6颜色的调节，从而提高光线的透过率。

综上所述，本发明实施例单向透视玻璃可以至少是如下的几种结构的优选实施例，当然不仅仅限于下述结构：

第一种结构：如图2所示，本发明实施例单向透视玻璃包括玻璃基板1和依次叠加设置在玻璃基板1一表面上的Si₃N₄层21、ZnO层22、Ag层3、NiCr层4、TiN_x层5、SnO₂层61和SiN_x层62。其中，Si₃N₄层21、ZnO层22构成复合电介质层2，SnO₂层61和SiN_x层62构成复合介质保护层6。

第二种结构：如图3所示，本发明实施例单向透视玻璃包括玻璃基板1和依次叠加设置在玻璃基板1一表面上的TiO_x层21、ZnO层22、Ag层3、NiCr层4、NiCrO_x层5、SnO₂层61和SiN_x层62。其中，TiO_x层21、ZnO层22构成复合电介质层2，SnO₂层61和SiN_x层62构成复合介质保护层6。

本发明实施例还提供了上述单向透视玻璃的制备方法，该方法工艺流程图如图3所示，同时参见图1或图2或图3，该方法包括如下步骤：

S1.提供玻璃基板1；

S2.在所述玻璃基板1一表面上镀复合电介质层2；

S3.在复合电介质层2上镀金属反射层3；

S4.在金属反射层3上镀阻止金属氧化层4；

S5.在阻止金属氧化层4上镀光吸收层5；

S6.在光吸收层5上镀复合介质保护层6。

具体地，上述单向透视玻璃制备方法的S1步骤中，优选包括对玻璃基板1的前置处理。该前置处理可以包括化学试剂清洗、超声波清洗、水清洗等，清洗完毕后，用红外烘箱烘干待用。该前置处理吸附性和去除其表面的有机污染物。

上述单向透视玻璃制备方法的S2步骤中，镀复合电介质层2的方式优选为蒸镀、溅射或喷镀，更优选为磁控溅射的方式。

进一步地，上述单向透视玻璃制备方法的S2步骤中，先在玻璃基板1一表面上镀第一电介质层21，再在第一电介质层21的与玻璃基板1相对的表面上镀第二电介质层22。第一电介质层21和第二电介质层22的结构和厚度已在上文中阐述，在此不再赘述。

上述单向透视玻璃制备方法的S3步骤中，镀金属反射层3的方式优选为蒸镀、溅射或喷镀，更优选为磁控溅射的方式。该金属反射层3的结构和厚度已在上文中阐述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述单向透视玻璃制备方法的S4步骤中，镀阻止金属氧化层4的方式优选为蒸镀、溅射或喷镀，更优选为磁控溅射的方式。阻止金属氧化层4的结构以及镀的厚度在上文中阐述，在此不再赘述。

上述单向透视玻璃制备方法的S5步骤中，镀光吸收层5的方式优选为蒸镀、溅射或喷镀，更优选为磁控溅射的方式。光吸收层5的结构以及镀的厚度在上文中阐述，在此不再赘述。

上述单向透视玻璃制备方法的S6步骤中，镀复合介质保护层6的方式优选为蒸镀、溅射或喷镀，更优选为磁控溅射的方式。

进一步地，上述单向透视玻璃制备方法的S6步骤中，先在光吸收层5的与阻止金属氧化层4相对的表面上镀第一介质保护层61，再在第一介质保护层61的与光吸收层5相对的表面上镀第二介质保护层62。第一介质保护层61和第二介质保护层62的结构和厚度已在上文中阐述，在此不再赘述。

上述单向透视玻璃制备方法采用镀层的方式依次在玻璃基板1上镀层，使得该单向透视玻璃各层之间结合紧密，结构紧凑，其制备方法工序简单，提高了生产效率，降低了生产成本，适于工业化生产。

现结合具体实例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

本实施例的单向透视玻璃结构如图2所示，该单向透视玻璃包括依次叠加设置的普通白玻璃基板1、Si₃N₄层21、ZnO层22、Ag层3、NiCr层4、TiN_x层5、SnO₂层61和SiN_x层62。其中，Si₃N₄层21的厚度为22nm，ZnO层22的厚度为12nm，Si₃N₄层21、ZnO层22构成复合电介质层2；Ag层3的厚度为26nm；NiCr层4的厚度为3nm；TiN_x层5的厚度为26nm；SnO₂层61的厚度为20nm，SiN_x层62的厚度为20nm，SnO₂层61和SiN_x层62构成复合介质保护层6。

其制备方法为：利用平板玻璃双端连续式镀膜机，采用下述表1中列出的工艺参数，使用6个交流旋转阴极，2直流平面阴极，共8个阴极进行生产，制备出本发明单向透视玻璃，其具体的工艺参数和阴极的位置见如下表1：

表1

将按照上述表1中的工艺参数制备出来的单向透视玻璃进行光学性能测试，其测试结果如下：

SiN_x层62面(观察面)的可见光透过率：10％，透过颜色：a^*＝-3，b^*＝-2；

SiN_x层62面(观察面)的光反射率：3％，反射颜色：a^*＝1，b^*＝-15；

普通白玻璃基板1面(观察对象面)的光反射率：72％，反射颜色：a^*＝-2.5，b^*＝4。

实施例2

本实施例的单向透视玻璃结构如图3所示，该单向透视玻璃包括依次叠加设置的普通白玻璃基板1、TiO_x层21、ZnO层22、Ag层3、NiCr层4、NiCrO_x层5、SnO₂层61和SiN_x层62。其中，TiO_x层21的厚度为14nm，ZnO层22的厚度为10nm，TiO_x层21、ZnO层22构成复合电介质层2；Ag层3的厚度为26nm；NiCr层4的厚度为2nm；NiCrO_x层5的厚度为27nm；SnO₂层61的厚度为17nm，SiN_x层62的厚度为20nm，SnO₂层61和SiN_x层62构成复合介质保护层6。

其制备方法为：利用平板玻璃双端连续式镀膜机，采用下述表2中列出的工艺参数，使用4个交流旋转阴极，3直流平面阴极，共7个阴极进行生产，制备出本发明单向透视玻璃，其具体的工艺参数和阴极的位置见如下表2：

表2

将按照上述表2中的工艺参数制备出来的单向透视玻璃进行光学性能测试，其测试结果如下：

SiN_x层62面(观察面)的可见光透过率：9％，透过颜色：a^*＝-3，b^*＝-6；

SiN_x层62面(观察面)的光反射率：2％，反射颜色：a^*＝17，b^*＝-13；

普通白玻璃基板1面(观察对象面)的光反射率：69％，反射颜色：a^*＝-1.5，b^*＝4。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单向透视玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：还包括依次叠加设置在所述玻璃基板一表面的复合电介质层、金属反射层、阻止金属氧化层、光吸收层和复合介质保护层。

2.根据权利要求1所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述光吸收层为TiN_x层、SSTN_x层、SSTO_x层、NiCrO_x层中任意一层或TiN_x、SSTN_x、SSTO_x层、NiCrO_x中的至少两种所组成的复合层。

3.根据权利要求2所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述光吸收层的厚度为10nm～30nm。

4.根据权利要求1所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述复合电介质层包含第二电介质层或互相叠加设置的第一电介质层和第二电介质层，所述第一电介质层的叠加方式为紧贴玻璃基板一表面，所述第二电介质层的叠加方式为紧贴金属反射层；

所述第一电介质层为Si₃N₄层、SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中任一层或由Si₃N₄、SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种所组成的复合层，所述第二电介质层为SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中任一层或由SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种所组成的复合层。

5.根据权利要求4所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述复合电介质层的厚度为4～50nm，所述第二电介质层的厚度大于为4nm，小于或等于50nm。

6.根据权利要求1所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述金属反射层为Ag层、Al层、Cr层或Cu层；所述金属反射层的厚度为10nm～30nm。

7.根据权利要求1所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述防止金属氧化层为NiCr层、Nb层、Cr层、NiCrO_x层、NbO_x层、CrO_x层、NiCrN_x层、NbN_x层或CrN_x层；所述防止金属氧化层的厚度为0.5nm～10nm。

8.根据权利要求1所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述复合介质保护层包含第二介质保护层或互相叠加设置的第一介质保护层和第二介质保护层，所述第一介质保护层叠加设置在光吸收层的与防止金属氧化层相对的表面上；

所述第一介质保护层为SnO₂层、ZnSnO_x层、TiO_x层、ZnO层中的任一层或SnO₂、ZnSnO_x、TiO_x、ZnO中的至少两种的所组成的复合层，所述第二介质保护层为SiN_x层、SnO₂层中的任一层或SiN_x、SnO₂所组成的复合层。

9.根据权利要求8所述的单向透视玻璃，其特征在于：所述复合介质保护层的厚度为20～60nm，所述第二介质保护层的厚度大于10nm，小于或等于60nm。

10.一种单向透视玻璃制备方法，包括如下步骤：

提供玻璃基板；

在所述玻璃基板上镀复合电介质层；

在复合电介质层上镀金属反射层；

在金属反射层上镀阻止金属氧化层；

在阻止金属氧化层上镀光吸收层；

在光吸收层上镀复合介质保护层。

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