CN109383083A - 减反射玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减反射玻璃及其制备方法。一种减反射玻璃，包括依次层叠的玻璃基板、第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层；玻璃基材为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃；第一高折射率层的材料为Si3N4，厚度为12nm～30nm；第一低折射率层的材料为SiO2，厚度为20nm～40nm；第二高折射率层的材料为Si3N4，厚度为50nm～150nm；第二低折射率层的材料为SiO2，厚度为50nm～100nm；及保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。上述减反射玻璃可见光反射率≤5％，且膜层数量和厚度都有所减少，使得减反射玻璃的厚度更小，满足产品小型化的需求；同时，上述减反射玻璃具有耐磨性、耐划伤性能及良好的耐酸碱腐蚀性，使得减反射玻璃可户外使用。

Description

减反射玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，特别是涉及减反射玻璃及其制备方法。
背景技术
众所周知，光在两种介质的界面上会发生反射现象，在当今以玻璃幕墙为外壳的建筑体上，当太阳光照射到玻璃表面时，其反射光会对环境形成严重的光污染。为了解决这些问题，通常在玻璃的表面镀上一定厚度的单层或多层薄膜，目的是为了减少玻璃表面的反射光，这样的光学膜就是减反膜(Anti-reflection film)。
然而目前对于玻璃制品的轻质化有了更多要求，在达到玻璃制品使用需求的基础上也需要减反射玻璃的厚度更小，且对于户外使用的减反膜玻璃，对其耐划伤、耐研磨及耐腐蚀性也有了更高的要求。
发明内容
基于此，有必要针对减反射玻璃厚度和耐划伤、耐研磨及耐腐蚀性不足的问题，提供一种减反射玻璃及其制备方法。
一种减反射玻璃，所述减反射玻璃包括依次层叠的玻璃基板、第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层；
所述玻璃基材为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃；
所述第一高折射率层的材料为Si3N4，所述第一高折射率层的厚度为12nm～30nm；
所述第一低折射率层的材料为SiO2，所述第一低折射率层的厚度为20nm～40nm；
所述第二高折射率层的材料为Si3N4，所述第二高折射率层的厚度为50nm～150nm；
所述第二低折射率层的材料为SiO2，所述第二低折射率层的厚度为50nm～100nm；及
所述保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。
在其中一个实施方式中，所述玻璃基板的厚度为3mm～19mm。
在其中一个实施方式中，所述保护层的厚度为2nm～20nm。
在其中一个实施方式中，所述第一高折射率层的厚度为12nm～20nm。
在其中一个实施方式中，所述第一低折射率层的厚度为20nm～35nm。
在其中一个实施方式中，所述第二高折射率层的厚度为80nm～140nm。
在其中一个实施方式中，所述第二低折射率层的厚度为50nm～90nm。
一种减反射玻璃的制备方法，包括以下步骤：
在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层；
其中，所述玻璃基板为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃；所述第一高折射率层的材料为Si3N4，所述第一高折射率层的厚度为12nm～30nm；所述第一低折射率层的材料为SiO2，所述第一低折射率层的厚度为20nm～40nm；所述第二高折射率层的材料为Si3N4，所述第二高折射率层的厚度为50nm～150nm；所述第二低折射率层的材料为SiO2，所述第二低折射率层的厚度为50nm～100nm；及所述保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。
在其中一个实施方式中，采用磁控溅射的方式在所述玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。
在其中一个实施方式中，所述磁控溅射的功率为15KW～75KW；所述磁控溅射的动态沉积率为1.2nm·(m/min)/KW～4.5nm·(m/min)/KW；所述磁控溅射的真空度为3*10- 3mbar～8*10-3mbar。
上述减反射玻璃，由于包括依次层叠于玻璃基板的第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层，且对上述膜层的材料及厚度进行限定，使得上述减反射玻璃的可见光反射率≤5％，且上述减反射玻璃膜层数量和厚度都有所减少，使得减反射玻璃的厚度更小，满足产品小型化的需求；同时，上述减反射玻璃具有耐磨性、耐划伤性能及良好的耐酸碱腐蚀性，使得减反射玻璃可户外使用。
附图说明
图1为一实施方式的减反射玻璃的结构示意图；
图2为一实施方式的减反射玻璃的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式及附图对减反射玻璃及其制备方法作进一步的详细说明。
请参阅图1，一实施方式的减反射玻璃100包括玻璃基板110、第一高折射率层120、第一低折射率层130、第二高折射率层140、第二低折射率层150及保护层160。
在图示的实施方式中，玻璃基板110为经过清洗抛光处理后的玻璃基板。在其中一个实施方式中，玻璃基板110的厚度为3mm～19mm。优选的，玻璃基板的厚度为3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm或19mm。在其中一个实施方式中，玻璃基板110的最大玻璃尺寸为3300mm*6000mm。
在其中一个实施方式中，玻璃基板110为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃。
在其中一个实施方式中，玻璃基板110的的折射率为1.47～1.55。
在图示的实施方式中，第一高折射率层120层叠于玻璃基板110的表面。第一高折射率层120的材料为Si3N4。在其中一个实施方式中，第一高折射率层120的折射率为2.0～2.35。在其中一个实施方式中，第一高折射率层120的厚度为12nm～30nm。优选的，第一高折射率层120的厚度为12nm～20nm。更优选的，第一高折射率层120的厚度为12nm～18nm。第一高折射率层120主要起到和玻璃基板连接的作用，第一高折射率层120也能调节反射色性能，并阻挡玻璃中碱金属离子的扩散。
在图示的实施方式中，第一低折射率层130层叠于第一高折射率层120远离玻璃基板110的表面。第一低折射率层130的材料为SiO2。在其中一个实施方式中，第一低折射率层130的折射率为1.47～1.53。在其中一个实施方式中，第一低折射率层130的厚度为20nm～40nm。优选的，第一低折射率层130的厚度为20nm～35nm。更优选的，第一低折射率层130的厚度为25nm～30nm。第一低折射率层130的主要作用是调节膜层的干涉及外观颜色。
在图示的实施方式中，第二高折射率层140层叠于第一低折射率层130远离第一高折射率层120的表面。第二高折射率层140的材料为Si3N4。在其中一个实施方式中，第二高折射率层140的折射率为2.0～2.35。在其中一个实施方式中，第二高折射率层140的厚度为50nm～150nm。优选的，第二高折射率层140的厚度为80nm～140nm。更优选的，第二高折射率层140的厚度为100nm～120nm。第二高折射率层140的主要作用是调节膜层的干涉及外观颜色。
在图示的实施方式中，第二低折射率层150层叠于第二高折射率层140远离第一低折射率层130的表面。第二低折射率层150的材料为SiO2。在其中一个实施方式中，第二低折射率层150的折射率为1.47～1.53。在其中一个实施方式中，第二低折射率层150的厚度为50nm～100nm。优选的，第二低折射率层150的厚度为50nm～90nm。更优选的，第二低折射率层150的厚度为50nm～80nm。第二低折射率层150的主要作用是调节膜层的干涉及外观颜色。
在图示的实施方式中，保护层160层叠于第二低折射率层150远离第二高折射率层140放入表面。在其中一个实施方式中，保护层160的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。优选的，保护层160的材料选自ZrO2和Si3N4中的至少一种。更优选的，保护层160的材料为Si3N4。在其中一个实施方式中，保护层160的厚度为2nm～20nm。优选的，保护层160的厚度为4nm～15nm。更优选的，保护层160的厚度为5nm～8nm。保护层160是磁控溅射镀制的抗划伤性材料，具有耐划伤、耐研磨及耐腐蚀的效果。保护层160的主要功能是使减玻璃100能够暴露在户外环境使用，也可防止镀膜层出现划伤、化学腐蚀等缺陷，保证产品在运输、安装及使用过程中的整体性。
上述减反射玻璃，由于包括依次层叠于玻璃基板的第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层，且对上述膜层的材料及厚度进行限定，使得上述减反射玻璃的可见光反射率≤5％，且上述减反射玻璃膜层数量和厚度都有所减少，使得减反射玻璃的厚度更小，满足产品小型化的需求；同时，上述减反射玻璃具有耐磨性、耐划伤性能及良好的耐酸碱腐蚀性，使得减反射玻璃可户外使用。上述减反射玻璃可以单片镀膜玻璃的形式应用于户外，也可以使减反射玻璃的减反射镀膜表面暴露于户外环境使用。
另外，上述减反射玻璃膜层厚度为纳米级，且膜层结构中不含有Ag、Au等贵金属，大大降低了生产成本；减反射玻璃具有可调的外观颜色效果，可根据客户需求进行调整，满足差异化需求；采用了固态纯无机材料，避免了有机化学生产原料对环境及人体的污染及损害；上述减反射玻璃可以大板进行销售，可实现产品外协厂的后续加工，带动了整个玻璃深加工企业，进一步整合并提高了生产效率及成本的降低。
请参阅图2，一实施方式的减反射玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S110、对玻璃基板进行清洗处理。
在其中一个实施方式中，玻璃基板为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃。
在其中一个实施方式中，采用自动清洗机对玻璃基板进行清洗。
S120、在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。
在其中一个实施方式中，通过磁控溅射的方式在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。
在其中一个实施方式中，采用卧式镀膜工艺进行镀膜。
在其中一个实施方式中，磁控溅射的功率为15KW～75KW；磁控溅射的动态沉积率为1.2nm·(m/min)/KW～4.5nm·(m/min)/KW；磁控溅射的真空度为3*10-3mbar～8*10- 3mbar。
在其中一个实施方式中，第一高折射率层的材料为Si3N4，第一高折射率层的厚度为12nm～30nm；第一低折射率层的材料为SiO2，第一低折射率层的厚度为20nm～40nm；第二高折射率层的材料为Si3N4，第二高折射率层的厚度为50nm～150nm；第二低折射率层的材料为SiO2，第二低折射率层的厚度为50nm～100nm；及保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。
上述减反射玻璃的制备方法采用卧式镀膜工艺通过磁控溅射的方式进行镀膜处理，可以实现大批量大尺寸的生产，减反射玻璃的最大尺寸可达3300mm*5200mm，简化制备工艺及缩短生产周期，降低成本的同时生产效率得到极大的提高，更有利于实现工业化生产。
下面是具体实施例的说明，以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的结构以外的其他未明确指出的结构。
实施例1
对玻璃基板进行清洗处理，采用卧式镀膜工艺通过磁控溅射的方式在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。其中，玻璃基板为超白钠钙玻璃，玻璃基板的厚度为6mm；第一高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为14nm；第一低折射率层为SiO2层，膜层厚度为29.6nm；第二高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为119.1nm；第二低折射率层为SiO2层，膜层厚度为72nm；保护层为Si3N4层，膜层厚度为5nm。进行磁控溅射的功率为20KW～75KW；磁控溅射的动态沉积率为1.5nm·(m/min)/KW～4.5nm·(m/min)/KW；磁控溅射的真空度为3.5*10-3mbar～7.6*10-3mbar。
实施例2
对玻璃基板进行清洗处理，采用卧式镀膜工艺通过磁控溅射的方式在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。其中，玻璃基板为超白钠钙玻璃，玻璃基板的厚度为6mm；第一高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为14nm；第一低折射率层为SiO2层，膜层厚度为28nm；第二高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为113.5nm；第二低折射率层为SiO2层，膜层厚度为63nm；保护层为Si3N4层，膜层厚度为6nm。进行磁控溅射的功率为20KW～70KW；磁控溅射的动态沉积率为1.5nm·(m/min)/KW～4.2nm·(m/min)/KW；磁控溅射的真空度为3.5*10-3mbar～7.6*10-3mbar。
实施例3
对玻璃基板进行清洗处理，采用卧式镀膜工艺通过磁控溅射的方式在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。其中，玻璃基板为超白钠钙玻璃，玻璃基板的厚度为6mm；第一高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为12nm；第一低折射率层为SiO2层，膜层厚度为25nm；第二高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为108.9nm；第二低折射率层为SiO2层，膜层厚度为55nm；保护层为Si3N4层，膜层厚度为6nm。进行磁控溅射的功率为15KW～65KW；磁控溅射的动态沉积率为1.2nm·(m/min)/KW～4nm·(m/min)/KW；磁控溅射的真空度为3.5*10-3mbar～7.6*10-3mbar。
实施例4
对玻璃基板进行清洗处理，采用卧式镀膜工艺通过磁控溅射的方式在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。其中，玻璃基板为超白钠钙玻璃，玻璃基板的厚度为6mm；第一高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为18nm；第一低折射率层为SiO2层，膜层厚度为25.5nm；第二高折射率层为Si3N4层，膜层厚度为102nm；第二低折射率层为SiO2层，膜层厚度为60nm；保护层为Si3N4层，膜层厚度为7.8nm。进行磁控溅射的功率为20KW～63KW；磁控溅射的动态沉积率为1.5nm·(m/min)/KW～4nm·(m/min)/KW；磁控溅射的真空度为3.5*10-3mbar～7.6*10-3mbar。
对实施例1～4的减反射玻璃进行可见光反射率及透过率的测试，结果如表1所示。其中，进行可见光反射率测试采用datacolor厂家的650仪器测试得到，进行透过率测试采用datacolor厂家的650仪器测试得到。
表1
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种减反射玻璃，其特征在于，所述减反射玻璃包括依次层叠的玻璃基板、第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层；
所述玻璃基材为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃；
所述第一高折射率层的材料为Si3N4，所述第一高折射率层的厚度为12nm～30nm；
所述第一低折射率层的材料为SiO2，所述第一低折射率层的厚度为20nm～40nm；
所述第二高折射率层的材料为Si3N4，所述第二高折射率层的厚度为50nm～150nm；
所述第二低折射率层的材料为SiO2，所述第二低折射率层的厚度为50nm～100nm；及
所述保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述玻璃基板的厚度为3mm～19mm。
3.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述保护层的厚度为2nm～20nm。
4.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述第一高折射率层的厚度为12nm～20nm。
5.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述第一低折射率层的厚度为20nm～35nm。
6.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述第二高折射率层的厚度为80nm～140nm。
7.根据权利要求1所述的减反射玻璃，其特征在于，所述第二低折射率层的厚度为50nm～90nm。
8.一种减反射玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层；
其中，所述玻璃基板为钠钙玻璃、硼硅玻璃或铝硅玻璃；所述第一高折射率层的材料为Si3N4，所述第一高折射率层的厚度为12nm～30nm；所述第一低折射率层的材料为SiO2，所述第一低折射率层的厚度为20nm～40nm；所述第二高折射率层的材料为Si3N4，所述第二高折射率层的厚度为50nm～150nm；所述第二低折射率层的材料为SiO2，所述第二低折射率层的厚度为50nm～100nm；及所述保护层的材料选自ZrO2、Si3N4和SiC中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的减反射玻璃的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射的方式在所述玻璃基板上依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层、第二低折射率层及保护层。
10.根据权利要求9所述的减反射玻璃的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的功率为15KW～75KW；所述磁控溅射的动态沉积率为1.2nm·(m/min)/KW～4.5nm·(m/min)/KW；所述磁控溅射的真空度为3*10-3mbar～8*10-3mbar。
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