CN115104043A

CN115104043A - 节能窗镀膜

Info

Publication number: CN115104043A
Application number: CN202180014288.6A
Authority: CN
Inventors: 丁国文
Original assignee: Labo Innovations
Current assignee: Labo Innovations
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: CN115104043B; US20210283884A1; EP4118465A4; US11511524B2; CN118063105A; WO2021183756A1; US20230056114A1; US12005678B2; EP4118465A1

Abstract

提供一种新型节能信号透明窗户镀膜系统及其制造方法。这些窗户镀膜系统经过专门配置，允许选择性穿透大于0.5毫米的电磁波长，代表当前和未来的无线通讯信号频谱。在保留红外线阻隔特性的同时提供这种无线通讯信号穿透。此外，窗户镀膜系统在可见光谱内保持基本透明，肉眼察觉不到特殊线条。这种独特的性能是通过对导电层进行图案化来实现的，使得导电层边缘在大多数制造步骤和制造过程中都受到保护。因此，导电层被封装并与环境分离，同时保持这些层的单个独立结构之间的分离。例如，阻挡层和/或介电质层可以延伸到导电层边缘。图案化是通过在基板上形成光刻胶结构，并在这些光刻胶结构上沉积低辐射镀膜来实现的。

Description

节能窗镀膜

交叉引用相关申请

本申请要求根据2020年3月11日提交的美国临时专利申请62/988，268的35U.S.C.§119(e)和2020年5月19日提交的美国临时专利申请63/027，111，这两者都通过引用全部纳入本文。

背景技术

窗户往往是建筑物中能效最低的部分。例如，基于辐射的传热约占通过标准窗口的总能量损失的60％。节能窗户利用特殊镀膜来减少这种传热，例如，通过阻挡IR(红外线)来减少辐射传热，对应于5微米至50微米之间的波长。然而，节能窗户也倾向于阻挡波长超过50微米甚至超过0.5毫米的无线通信信号。这种信号阻挡会对手机接收、Wi-Fi访问等产生负面影响。传统方法使用外部天线在建筑物内重新传播信号。然而，这样的系统很复杂，价格昂贵，并且在建筑物内提供的覆盖范围很小。此外，使用此类系统覆盖建筑物内的所有区域可能很困难。

发明内容

提供一种能使无线信号穿透的新型节能窗户镀膜系统及其制造方法。这些窗户镀膜系统经过专门配置，能够允许毫米波选择性穿透，这里毫米波代表着当前和未来的无线通信信号频谱。在保留红外线(IR)阻隔特性的同时，提供这种毫米波段信号穿透。此外，窗户镀膜系统在可见光谱内保持基本透明，肉眼无法察觉到特殊线条。这种独特的性能是通过对导电层进行图案化来实现的，并且导电层图案边缘在大多数制造步骤和制造过程中都受到保护。因此，导电层图案被封装并与环境分离，同时保持这些图案层的每个单个结构之间的分离。例如，阻挡层和/或介电质层可以延伸到导电层边缘。图案化是通过在基板上形成光刻胶结构并在这些光刻胶结构上沉积低辐射镀膜来实现的。

在一些实例中，一个节能信号透明窗玻璃系统包括窗户基板、非导电垫片层、第一介电质薄膜层、导电薄膜层、阻挡薄膜层和第二介电质薄膜层。非导电垫片层在窗户镀膜系统基板上形成图案，连接窗户基板的一部分，同时也阻挡窗户基板的部分。第一电介电质层与窗户镀膜系统基板和非导电垫片层相连接。该导电层设置在第一电介电质层上，使得第一介电质层设置在导电层和每个窗户镀膜系统基板或非导电垫片层之间。导电层由多个不相连的结构形成，这些结构由非导电垫片层的图案定义。阻挡层设置在导电层之上，使得导电层设置在第一介电质层和阻挡层之间。第二介电质层设置在阻挡层之上，使得阻挡层位于第二介电质层和导电层之间，使得第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层在窗户镀膜系统基板的至少一部分上形成一个堆栈。第一介电质层和第二介电质层，要么是均匀的单片结构，要么是多层结构。

在一些示例中，非导电垫片层包括光刻胶、纤维、细线和透明材料的至少一种。例如，非导电垫片层包含正光刻胶。

在一些示例中，第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层形成基板介面堆栈和垫片层介面堆栈。每一个基板介面堆栈与窗户基板链接，并位于两个相邻的非导电垫片层之间。在垫片层介面堆栈中，非导电垫片层设置在垫片层介面堆栈和窗户基板之间。基板介面堆栈可能与垫片层介面堆栈分离。在一些示例中，非导电垫片层是突出与基板介面堆栈并且位于它们之间。例如，非导电垫片层的高度至少大于基板介面堆栈的高度。

举几个例子，每个非导电垫片都有一个基板介面和一个介电质介面表面，依靠于基板介面表面之上。介电质层介面表面的宽度大于基板介面表面的宽度。例如，介电质层介面表面的宽度与基板介面表面的宽度之间的差至少为100纳米。

在一些示例中，每个非导电垫片层包括一个垫片基体和一个垫片头。垫片基体定义第一个垫片面。垫片头定义了第二个垫片面，并由不同于垫片基体的材料形成。

在一些实例中，每个非导电垫片层设置在两个相邻的侧壁之间，每个侧壁都延伸到窗基板并由至少一个阻挡层和第二介电质层形成。例如，两个相邻侧壁中的每一个至少由阻挡层和第二介电质层形成。在一些示例中，两个相邻的侧壁中的每一个都有一个侧壁表面，面向相应的一个非导电垫片。侧壁表面与导电层的距离至少为2纳米。

在一些示例中，第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层形成基板介面堆栈和垫片层介面堆栈。基板介面堆栈和垫片介面堆栈由一个或多个附加镀膜堆栈覆盖，每个镀膜堆栈包括第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层。

在一些示例中，节能的信号透明窗户镀膜系统还包括图案化部分和非图案化部分。导电层的部分由图案而分化开的多个独立的结构形成。导电层的部分是非图案化部分的连续结构。

在一些示例中，节能的信号透明窗户镀膜系统包括窗户基板、第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层。第一电介电质层设置在窗户基板上。导电层设置在第一介电质层上，使得第一介电质层设置在导电层和窗户基板之间。导电层由多个不相连的结构形成，这些结构由形成图案的分开而形成，其中每个独立部分都设置在两个相邻的侧壁之间。阻挡层设置在导电层之上，使得导电层设置在第一介电质层和阻挡层之间。第二介电质层设置在阻挡层上，使得阻挡层位于第二电介电质层和导电层之间。第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层至少在窗户基板的一部分上形成基板介面堆栈。两个相邻的侧壁中的每一个都延伸到窗户基板，并由至少一个阻挡层和第二介电质层形成。第一介电质层和第二介电质层的结构要么是均匀的单层结构，要么是多层结构。

在一些示例中，两个相邻侧壁之间的窗玻璃基材的一部分被暴露出来。例如，两个相邻侧壁之间的窗基板部分是平面的并且基本完好无损。在一些示例中，两个相邻壁中的每一个至少由阻挡层和第二介电质层形成。

在一些示例中，两个相邻侧壁中的每一个都有一个侧壁表面，面向两个相邻侧壁中的另一个。侧壁表面与导电层的距离至少为2纳米。

在一些示例中，形成节能信号透明的窗户镀膜系统的方法包括在窗户基板上形成非导电垫片层的图案。该方法继续在窗户基板和非导电垫片层上沉积镀膜。镀膜堆栈包括第一介电质层，导电层，阻挡层和第二介电质层。导电层包括由非导电垫片层的图案定义的多个独立结构。

在一些实例中，非导电垫片层的图案是使用至少一种方法：(a)光刻工艺，其中使用光刻胶形成的非导电垫片层，(b)压印刻蚀工艺，和(c)机械放置的非导电垫片层。此外，在一些示例中，形成非导电垫片层的图案，其中非导电垫片层中形成倒梯形形状，使得每个非导电垫片层具有基板介面表面和介电质介面表面，这两个表面在垫片层相反一侧，并且使得介电质介面表面的宽度大于基板介面表面的宽度。

在一些示例中，每个非导电垫片层包括垫片基体和垫片头部，使得垫片基体和垫片头部由具有不同蚀刻速率的不同材料形成。由于垫片基体和垫片头部的蚀刻速率不同，因此形成了底下小上边大的形状。

在一些示例中，该方法还包括对节能信号透明的窗户镀膜系统进行回火高温处理，使得在回火高温处理过程中能够除去非导电垫片层。在一些示例中，沉积镀膜堆栈包括在每个非导电垫片层周围形成两个相邻的侧壁，使得两个相邻侧壁中的每一个都延伸到窗基板并由至少一个阻挡层和第二电介电质层形成。

这些和其他例子将在下文参照这些数字进一步描述。

附图说明

图1A是一种节能信号透明窗户镀膜系统的横截面图，包括相对于窗户基板位于不同水平的非导电垫片堆栈和低辐射镀膜堆栈，根据一些示例。

图1B是图1A中一部分节能信号透明窗户镀膜系统的扩展图。

图1C是节能信号透明窗户镀膜系统的另一示例的横截面示意图，包括由两层形成的非导电垫片层。

图1D是高效节能信号透明窗户镀膜系统的另一示例的横截面图，其中设置在窗户基板上的形成的非导电垫片层是细线材料。

图1E是包括保护层的节能信号透明窗户镀膜系统的另一示例的横截面示意图。

图2A是一种节能信号透明窗户镀膜系统的横截面图，根据一些示例，它具有基板介面低辐射镀膜堆栈但是没有垫片层。

图2B是使用常规方法(如激光划线)形成的节能信号透明窗户镀膜系统的横截面图。

图3是按照一些示例形成的多个低辐射镀膜的节能信号透明窗户镀膜系统的横截面图。

图4A是节能信号透明窗户镀膜系统的顶视图示意图，示出了一个图案示例。

图4B是节能信号透明窗户镀膜系统的顶视图示意图，示出了另一个图案示例。

图4C是节能信号透明窗户镀膜系统的顶视图示意图，示出了图案化部分和非图案化部分。

图5是按照一些实例形成节能信号透明窗户镀膜系统的方法的工艺流程图。

图6A-6D是该方法在形成节能信号透明窗户镀膜系统时各阶段的横截面图，根据一些实例。

图6A-6D是该方法在形成非导电垫片层的同时形成一种节能信号透明窗户镀膜系统的各个阶段的横截面图，按照一些实例。

图6E是非导电垫片层的横截面示意图，根据一些实例示出了倒梯形形状。

图7A-7D是按照一些实例形成节能信号透明窗户镀膜系统的其它方法的非导电垫片层的示意图。

图8A-8D是该方法在非导电垫片层和窗户基板上形成低辐射镀膜堆栈，根据一些示例的不同阶段的横截面图。

图9示出了Wi-Fi信号穿透测试的结果。

具体实施方式

在下面的描述中，概述了许多具体细节，以便对所呈现的概念有透彻的理解。所提出的概念可以在没有部分或所有这些具体细节的情况下进行实践。在其他情况下，尚未详细描述众所周知的流程操作，以免不必要地模糊所描述的概念。虽然一些概念将结合具体实施例进行描述，但可以理解，这些实施例并不旨在加以限制。

介绍

节能窗户在商业和住宅建筑以及其他应用中变得越来越流行。节能窗户可以包括一个或多个银基层，负责阻挡红外辐射，此外还有各种介电质层和阻挡层。这些银基层也可以称为金属层或导电层。然而，由于信号衰减，节能窗户或更具体地说，银基层倾向于阻碍无线信号传输(例如，手机信号)。如上所述，传统解决方案涉及在建筑物内安装分布式天线系统(DAS)以促进信号传播。但是，这种方法需要特殊的设备，额外的功耗，并增加额外的成本。

已经发现，将导电层分离成多个独立结构有助于减少信号衰减。应该注意的是，可以穿过该图案化导电层的电磁波的波长取决于独立结构的尺寸宽度。更具体地说，波长取决于相邻不相连结构对之间的宽度，例如，最大的宽度小于波长。例如，可以在基板上形成连续的导电层并随后形成图案化，例如，除去该导电层的一小部分并形成从上到下/通过开口(例如，延伸到基板)。然而，图案化过程和随后的导电层边缘(在开口内)的暴露会导致这些银基导电层的各种耐久性问题以及美学问题(例如，难看的可见线痕)。因此，图案化方法尚未被广泛采用。此外，在处理使用大于1毫米波长的第5代(5G)网络时，图案化变得非常具有挑战性。这种波长需要宽度小于0.1毫米的图案尺寸才能实现足够的信号传输。预计未来一代网络将使用更短的波长，需要更小的图案尺寸，而使用传统的激光划线技术可能难以实现。

这里描述的是节能信号透明窗户镀膜系统的各种实例及其制造方法。这些镀膜系统在可见光区域是透明的，允许电磁波在设定波长处穿透(例如，通讯无线通信信号)，并被配置为阻挡红外辐射。例如，可见光区域(例如，波长350-800纳米)中的透明度可以在10％和100％之间透射。在相同或其他示例中，节能的信号透明窗户镀膜系统允许穿透波长为12.5厘米(相当于2.4GHz频率)的电磁波，其额外损耗仅比无镀膜窗户基板高约5dB。此外，在某些示例中，红外线IR阻断/发射率小于0.15。该值表示波长5微米到50微米之间超过85％的光谱被节能的信号透明窗户镀膜系统阻挡。为了进行比较，传统的低辐射窗户(例如，来自AGC Glass North America Alpharetta，GA的样本)报告了从1GHz到5GHz测量的约30DB信号损失。

此外，与激光图案的低辐射窗户不同，此处描述的节能信号透明窗户镀膜系统没有难看的可见标记，并且具有令人愉悦的美学外观。例如，当使用模拟日光的均匀背光(例如，光强度为10，000勒克斯或更高)以与其表面成90°角的窗户镀膜系统进行检查时，如果没有放大倍率，则无法观察到可见的标记(即，用“肉眼”无法观察到)。此外，像素密度为每平方厘米150，000像素的数码照片也不会显示任何可见的标记。

本文中描述的节能信号透明窗户镀膜系统也具有长期的耐用性。例如，将样品浸入沸水中一小时的加速耐久性测试，不会发现上述检查标准的任何可见痕迹(例如，“肉眼”检查和数码照片)。此外，在显微镜下没有检测到可归因于这种加速耐久性测试的附加缺陷。另一种加速耐久性是通过在650℃烤炉中烘烤样品8分钟来实现的。同样，显微镜检查也没有发现任何其他缺陷。

最后，节能的信号透明窗户镀膜系统允许无线传播5G信号(对应于50毫米波长的6GHz频率)和其他类似信号(例如，使用更高频率和更小波长的未来一代)。在一些示例中，图案尺寸为0.1毫米甚至更小，这比这些通信技术的波长小得多。

节能信号透明窗户镀膜系统示例

图1A示出了节能信号透明窗户镀膜系统100的一个示例，包括窗户基板110、第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150。在该实例中，节能的信号透明窗户镀膜系统100还包括非导电垫片层180，在窗户基板110上形成图案185。下面参照图4A和4B描述图案185的各种示例。非导电垫片层180连接窗户基板110的一部分并阻挡这一部分窗户基板110。

第一介电质层120设置在窗户基板110和非导电垫片层180上。更具体地说，第一介电质层120的第一部分与窗户基板110介面交接，而第一介电质层120的第二部分与非导电垫片层180介面交接。在该示例中，非导电垫片层180被定位在第一介电质层120的第二部分和窗户基板110之间，从而将第一介电质层120的第二部分与窗户基板110分开。因此，第一介电质层120的第一部分和第一介电质层120的第二部分不是等高平坦的。相反，第一介电质层120的第一部分和第一介电质层120的第二部分彼此高度偏移(沿Z轴)，偏移非导电垫片层180的厚度。此外，在一些示例中，第一电介电质层120的第一部分与第一介电质层120的第二部分是分离的。换言之，第一介电质层120的第一部分不直接接触第一介电质层120的第二部分。

导电层130设置在第一介电质层120上，使得第一介电质层120位于导电层130和窗户基板110和非导电垫片层180的各之间。导电层130由多个独立结构132形成，由图案185的非导电垫片层180所定义。例如，第一组多个独立结构132被设置在第一电介电质层120的第一部分上，其与窗户基板110相连接。第二组多个独立结构132被设置在第一介电质层120的第二部分之上，其与非导电垫片层180介面交接。与第一介电质层120的第一和第二部分一样，第一和第二组多个不相干结构132是非平面的，并且通过非导电垫片180的高度(沿Z轴)彼此偏移。应该注意的是，如上所述，多个独立结构132允许通过节能信号透明窗户镀膜系统100传输电磁波。

阻挡层140设置在导电层130上，使得导电层130设置在第一介电质层120和阻挡层140之间。类似于第一介电质层120和导电层130，在一些实例中，阻挡层140包括第一部分和第二部分。阻挡层140的第一部分设置在第一组多个独立结构132上，这些结构被设置在第一介电质层120的第一部分上，其与窗户基板110相连接。阻挡层140的第二部分被设置在第二组多个独立结构132上，这些结构被设置在第一介电质层120的第二部分之上，其与非导电垫片层180介面交接。

最后，第二介电质层150设置在阻挡层140上，使得阻挡层140位于第二介电质层150和导电层130之间。类似于其它节能的透明信号窗户镀膜系统100的镀膜系统，第二电介电质层150包括第一部分和第二部分。第二介电质层150的第一部分设置在阻挡层140的第一部分之上。第二介电质层150的第二部分设置在阻挡层140的第二部分之上。

因此，第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150在窗户基板110上共同形成不同类型的镀膜，其可以称为衬底介面堆栈171和垫片介面堆栈172。基板介面堆栈171由第一介电质层120的第一部分、第一组多个独立结构132、阻挡层140的第一部分和第二介电质层150的第一部分形成。如上所述，第一介电质层120的第一部分与窗户基板110介面。垫片介面堆栈172由第一介电质层120的第二部分、第二组多个独立结构132、阻挡层140的第二部分和第二层电介电质层150的第二部分形成。如上所述，第一介电质层120的第二部分与非导电垫片层180介面。这些镀膜的数量取决于由非导电垫片层180形成的图案185。例如，每个非导电垫片层180可以具有一个相应的垫片层介面堆栈172，设置在该间垫片层上，并且两个基板介面堆栈171，设置在该垫片层的每一侧。

每个镀膜系统的成分和其他结构特征将不再赘述。在一些示例中，窗户基板110包括玻璃、塑料或任何能够支撑至少第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150的材料。在一些示例中，窗户基板110是透明的。

在一些实例中，第一介电质层120和第二介电质层150由相同的材料形成。或者，第一介电质层120和第二介电质层150由不同的材料形成。一般而言，适用于第一介电质层120和第二介电质层150的材料包括，但不限于，透明介电材料，例如氧化锌锡(Zn_XSn_YO_Z)和氮化硅(Si₃N₄₎).在一些实例中，形成第一介电质层120和/或第二介电质层150的材料的介电导率小于1000S/M(西门子每米)，或者更具体地说，小于1S/M。在一些例子中，消光系数在550nm处小于0.1。可以选择这些材料进行颜色调谐，例如，使不连续层的边界不可见。附加的颜色调谐可以通过控制第一介电质层120和第二介电质层120的厚度来实现。例如，第一介电质层120和/或第二介电质层150可以具有10纳米至100纳米的厚度。在一些实例中，第一电介电质层120和/或第二介电质层150允许在制造节能的信号透明窗户镀膜系统100过程中，真空可以中断。

在一些实例中，第一介电质层120和第二介电质层150中的每一个都是单一材料的单片层。或者，一个或两个第一介电质层120和第二介电质层150是多层结构。这些多层结构中至少有一层是使用介电材料形成的。

在一些示例中，导电层130被配置成能够提供红外阻断，以便达到节省能源的目的，同时允许通讯信号的电磁波穿透。适于导电层130的材料的一些实例包括，但不限于，银、银合金、铜、金、ITO(氧化铟锡)等。在一些实例中，导电层130的薄膜电阻小于100欧姆/平方。在一些实例中，导电层130的厚度在5纳米和40纳米之间。

在一些实例中，导电层130是图案化的，或者更具体地说，由多个独立结构132形成。这些多个独立结构132的大小和多个独立结构132的两个相邻结构132之间的间距是由图案设置的。在一些示例中，多个分离结构132中的每一个的尺寸宽度(例如，沿图1A中的X轴)在约0.05毫米和5毫米之间，或者更具体地说，在约0.1毫米和2毫米之间。在相同或其它实例中，相邻的两个多个分离结构132之间的间距(例如，沿图1A中的X轴)在约50纳米和20微米之间，或者更具体地说，在约100纳米和10微米之间。这些参数定义了节能信号透明窗户镀膜系统100对通讯信号电磁波的透射性。

在一些实例中，阻挡层140用于保护导电层130免受环境的侵蚀(例如，保护导电层130中的银免受氧化)。适用于阻挡层140的材料包括，但不限于，金属或金属氧化物，例如NiCr、NiCrO_x、TiO_x、NiTiNb、NiTiNbO_x。在一些实例中，阻挡层140的厚度在约1nm和15nm之间。

如上所述，非导电垫片层180用于在不同水平上定位垫片层介面堆栈172和基板介面堆栈171，从而引起导电层130中的分离以形成多个独立结构132。在一些实例中，非导电垫片层180的高度(例如，沿图1A中的X轴)至少大于基板介面堆栈171的高度，或者更具体地说，至少是三倍大。例如，非导电垫片层180的高度在约20纳米和3000纳米之间，或者更具体地说，在大约20纳米和1000纳米之间。

非导电垫片层180被定位在开口190中，在相邻的基板介面堆栈171之间。应当指出，在一些实例中，这些开口190是由于非导电垫片层180首先被定位在窗户基板110上而形成的，例如在形成基板介面堆栈171和垫片介面堆栈172的时候。非导电垫片层180防止沉积材料的一部分到达窗户基板110。因此，这部分沉积材料形成垫片介面堆栈172。

在一些实例中，非导电垫片层180包括至少一种如下材料：光刻胶、纤维、细线、各种透明材料、其它材料和结构。例如，图1D示出了其中非导电垫片层180是排列在窗户基板110上的纳米纤维的示例。在一些实例中，非导电垫片层180包含正光刻胶，其在直接曝光后可溶于光刻胶显影剂。

在一些实例中，非导电垫片层180具有0.1微米至20微米的截面宽度。在一些实例中，非导电垫片层180的电导率小于1000S/M(西门子每米)，或者更具体地说，小于1S/M。在某些示例中，图案化结构是透明的。例如，图案化结构材料的消光系数在550nm处的可见光区域至少小于0.3，更准确的是在550nm处小于0.1。

在一些实例中，非导电垫片层180与衬底介面堆栈171有空隙隔开来，例如，如图1A.所示。因此，开口190包括间隙，在非导电垫片层180与远离基板介面堆栈171之间。

在一些实例中，非导电垫片层180具有倒梯形形状，例如，如图1A所示。具体地，每个非导电垫片层180具有基板介面181和介电质介面182，这里182与基板介面181相对。介电质介面182的宽度大于基板介面181的宽度。在一些实例中，介电质介面182的宽度与基板介面181的宽度之间的差值至少为100纳米甚至至少200纳米。该倒梯形形状的梯度有助于在导电层130的独立结构132之间形成分离。

这种非导电垫片层180的倒梯形形状可以使用各种技术来实现。例如，非导电垫片层180可以由两种不同的材料形成，它们在使用光刻形成非导电垫片层180的过程中具有不同的蚀刻速率。具体地，每个非导电垫片层180包括垫片基体188和垫片头189，例如，如图1C.所示，垫片基体188定义了基板介面181。垫片头189定义了介电质介面表面182，并且形成的材料，不同于垫片基体188的材料，例如，形成垫片基体188的材料的刻蚀速率大于形成垫片头189。

在一些实例中，每个非导电垫片层180设置在两个相邻的侧壁160之间，每个侧壁160都延伸到窗基板110并由阻挡层140和第二介电质层150的至少一个形成。相邻的侧壁160定义开口190并彼此相对(并且每个面对应于非导电垫片180的侧面之一)。此外，侧壁160保护导电层130免受环境的影响，例如，当开口190在侧壁160和非导电垫片层180之间具有间隙时。在一些示例中，每一个相邻侧壁160都是由阻挡层140和第二介电质层150形成。例如，侧壁160的形成，是与沉积阻挡层140和第二介电质层150同步形成的。

具体地，侧壁160是通过专门调整导电层130、阻挡层140和第二介电质层150的沉积过程而形成的。在一些实例中，阻挡层140和第二介电质层150的侧壁厚度(在图1B中标识为X1和X₂)可以定义为对应于导电层130中心线的水平测量值。为了防止腐蚀和提高耐久性，阻挡层140(标识为X 2)的侧壁厚度至少为约1纳米，甚至至少为0.3nm，而第二介电质层150(标识为X 2)的侧壁厚度至少为约10nm，甚至至少约2nm。

参见图1B，两个相邻的侧壁160各有侧壁面161，正对对应的非导电垫片层180之一。侧壁表面161与导电层130相隔至少2纳米，或者更具体地说，至少3纳米作为对应于导电层130中心线的水平测量值。该距离可以定义为侧壁160的厚度。

在一些示例中，阻挡层140除导电层130之外或代替导电层130而图案化。例如，阻挡层140可以被图案化成镀膜堆栈中的一组独立结构。当阻挡层140不存在或非常薄(例如，低辐射镀膜结构中正常厚度的60％)时，导电层130的部分可以暴露在该间隙区域的环境。这些部分可能氧化并变得不导电。这些非导电部分可以作为第二电介电质层150操作。

图1E示出了节能信号透明窗户镀膜系统100的另一示例，其包括保护层198。在该示例中，保护层198覆盖节能信号透明窗户镀膜系统100的整个表面。具体地，保护层198延伸到基板介面堆栈171上以及没有堆栈171的窗户基板110上，但也可以覆盖在有或没有非导电垫片层180的镀膜堆栈172上。此外，保护层198形成相邻的侧壁160。保护层198的厚度可以从10纳米到10+微米甚至更高。

在一些示例中，节能的信号透明窗户镀膜系统100被放置在中空玻璃单元(IGU)窗户中，其具有多个玻璃窗格，由惰性气体或真空隔开，广泛用于建筑物中。

图2A是节能信号透明窗户镀膜系统100的另一示例。与上述示例类似，在该示例中，节能信号透明窗户镀膜系统100还包括窗户基板110、第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150。然而，这个例子不包括任何非导电垫片层。如果最初存在，则垫片层在后续中除去了，例如，在对节能的信号透明窗户镀膜系统100玻璃热处理/玻璃钢化期间。换言之，图1A所示的示例可以转换为图2A所示的示例。

参见图2A，第一介电质层120设置在窗户基板110上。在更具体的例子中，第一电介电质层120完全设置在窗户基板110上。换言之，没有第一介电质层120的任意部分被设置在远离窗户基板110的地方。导电层130设置在第一介电质层120上，使得第一介电质层120设置在第一介电质层130和窗户基板110之间。导电层130由开口190定义的多个独立结构132形成，形成图案185。下面参照图4A和4B描述图案185的各种示例。每个开口190被设置在两个相邻的侧壁160之间。此外，阻挡层140设置在导电层130上，使得导电层130被设置在第一介电质层120和阻挡层140之间。最后，第二介电质层150设置在阻挡层140上，使得阻挡层140位于第二介电质层150和导电层130之间。总体而言，第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150形成基板介面堆栈171至少覆盖在窗户基板110的一部分上。

与上面参照图1A–1D描述的实例不同，图2A中的节能信号透明窗户镀膜系统100不包括或不含非导电垫片层。在图2A的示例中，多个独立结构132之间的分离是通过开口190实现的，其保持未填充。应该注意的是，图2A中的节能信号透明窗户镀膜系统100可以通过从开口190中除去非导电垫片层而由上面引用图1A–1D的任何示例形成。

参考图2A，在一些示例中，两个相邻的侧壁160中的每一个都延伸到窗基板110并且由阻挡层140和第二介电质层150的至少一个形成。在更具体的例子中，两个相邻的侧壁160中的每一个都是由阻挡层140和第二介电质层150形成。侧壁160用于保护导电层130免受环境的影响。更具体地说，侧壁160延伸到导电层130的边缘，其面向开口190，并阻止任何物质进入导电层130的任何通道。因此，导电层130受到保护，免受氧化和环境的其它负面影响。为了公开的目的，术语“侧壁”是指基板介面堆栈171的一部分(或垫片介面堆栈172的一部分)，延伸到导电层130的边缘131上。

更具体地说，两个相邻的侧壁160中的每一个都具有侧壁面161，面向两个相邻侧壁160中的另一个。这些侧壁表面161部分地定义了开口190。在一些实例中，侧壁表面161与导电层130相隔至少2纳米甚至至少3纳米。这种分离可以称为侧壁160的厚度，并且在一些实例中，表示阻挡层140和第二介电质层150的组合厚度。图2A示出了作为X4的阻挡层140的厚度至少为约1纳米，甚至至少0.3纳米，并且作为X 5的第二介电质层150的厚度至少为约10纳米，甚至至少约2纳米。

参考图2A，在一些实例中，窗户基板110的一部分在两个相邻的侧壁160之间暴露出来。这部分可以称为暴露部分。在更具体的例子中，窗户基板110的暴露部分，其延伸到两个相邻的侧壁160之间，是平坦的并且基本完整没有损伤的。这一特征将图2A中的节能信号透明窗户镀膜系统100与传统的低辐射窗户区分开来，其一个示例如图2B所示。具体地，图2B示出了窗户基板111的暴露部分110是非平面的并且具有高表面粗糙度。这种非平面类型的暴露部分111形成，例如，通过激光划线，其在形成开口190时除去一部分窗户基板110。此外，图2B示出了具有暴露边缘131的导电层130，其可能被氧化或以其他方式受环境的影响。

参考图3，在一些示例中，节能信号透明窗户镀膜系统100包括多个低辐射镀膜，彼此叠加形成。每个低辐射层包括第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150。这种低辐射镀膜的两个例子是衬底介面堆栈171和垫片线介面堆栈172，两者都在上面描述。图3还示出了附加的镀膜堆栈173，位于衬底介面堆栈171和垫片介面堆栈172之上。类似于衬底介面堆栈171和垫片介面堆栈172，每个附加镀膜堆栈173包括第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150。虽然图3仅示出了在衬底介面堆栈171和垫片介面堆栈172的每一个之上的一个附加镀膜堆栈173，但具有本领域普通技术人员的人可以理解，任意数量的镀膜堆栈都在该范围内。

图4A和4B示出了由开口190形成的图案185的两个示例的顶示意图。如上所述参照图1A，开口190可以具有非导电垫片层，其定位在开口内并且每个非导电垫片层支撑垫片层与垫片层介面的镀膜。或者，开口190可以是空的，如上文参考图所示。4B.开口被基板介面堆栈171包围。

各种类型的模式都在范围内。具体地，图4A示出了由平行开口190形成的衬板图案。图4B示出了矩形图案，由两组平行的开口190形成，彼此交叉，以相对于彼此的90°角延伸，或其他角度。这部分节能的信号透明窗户镀膜系统100可以称为图案化的低辐射镀膜102。

应该注意的是，节能信号透明窗户镀膜系统100不需要被图案化的低辐射镀膜102覆盖，并且节能信号透明窗户镀膜系统100的某些区域可以具有无图案的低辐射镀膜104，例如，如图4C.所示。在该示例中，节能的信号透明窗户镀膜系统100仍然能够通过图案化的低辐射镀膜102传输通讯信号的电磁波，而未图案化的低辐射镀膜104可以阻挡这些电磁波。

加工实例

图5是对应于形成节能信号透明窗户镀膜系统100的方法500的工艺流程图，根据一些示例。

方法500可以开始在窗户基板110上形成(方框510)图案185的非导电垫片层180。例如，非导电垫片层180的图案185可以使用光刻形成，例如，示意性地显示在图6A-6D中。具体地，图6A示出了在窗户基板110上形成下层610作为连续镀膜的加工阶段。图6B示出了在光刻胶层620形成于下层610之上的加工阶段。光刻胶层620也形成为连续镀膜。光刻胶层620可以由正极或负极光刻胶形成，其对应于光刻胶层620的暴露部分是否可溶于或不溶于光刻胶显影剂。应该注意的是，底层610是可选层。在一些实例中，光刻胶层620直接在窗户基板110上形成。图6C示出了在光刻胶层620暴露的加工阶段，例如，使用光刻掩模630。最后，图6D示出了蚀刻和清洁光刻胶层620和(如果存在)下层610之后的加工阶段。具体地，光刻胶层620被转换成垫片头189，而下层610被转换成垫片基体188。光刻胶层620和下层610的材料可以选择使得下层610的蚀刻速率比光刻胶层620的蚀刻速率快。结果，垫片基体188具有比垫片头189更小的宽度。合计，垫片头189和垫片基体188形成非导电垫片层180。虽然图6A-6D示出了其中两层用于形成非导电垫片层180的示例，但具有本领域普通技术人员的人可以理解可以使用单层或两层以上。

在一些示例中，大尺寸光刻设备的复杂性和成本可以通过使用多个较小尺寸的模块(例如，在生产中最大基板宽度的一半或更小)来降低。来自不同模块的光刻图案可以重叠，并且使用公式计算出穿过整个光刻图案面积的光强度不均匀度可以超过20％：

(最大值–最小值)/(2x平均值)。

应该注意的是，在光刻设备中，设备复杂性/成本和光强度的均匀性之间存在权衡。本文介绍了采用多种模块曝光的新方法，具有>20％的光强不均匀性，可显著降低光刻设备成本。

在光刻工艺中集成多个模块可以涉及部分节能的信号透明窗户镀膜系统100，其中低辐射low-E镀膜的部分未图案化。图4C，如上所述，示出了图案化部分102位于非图案化部分104之内。这些部分的尺寸和相对面积是根据信号传输要求选择的。在一些实例中，非图案部分104的平均宽度小于50厘米，或者更具体地说，小于10厘米。在一些示例中，图案化部分102代表基板总面积的20％或50％，相对应信号传输上只有7个DB或3个DB的额外损失。光刻图案面积大于90％的基板面积，相对于整个基板图案化，仅在手机传输上引入小于1DB的额外损失。在这个没有图案的某些区域的示例中，正光刻胶用于光刻。更具体地说，在光刻胶后期开发过程之后，没有光刻图案的区域将被清理掉，以便为其余的玻璃镀膜工艺留下干净的玻璃表面。

此外，在一些实例中，非导电垫片层180具有倒梯形结构，由底切定义。一个这样的示例示意性地示于图6E.。如上所述，底切有助于形成多个独立结构132之间的分离，如下所述。

图7A-7D示出了非导电垫片层180的形成图案185的其它实例。在一些实例中，非导电垫片层180是使用纳米压印刻蚀(NIL)形成的。与光刻相比，纳米压印刻蚀NIL具有低成本和高吞吐量的优点。例如，如图7A所示，将具有物理突起的压印掩模机械地压在预涂覆的图案层上以使其机械变形。该区域的图案化材料具有机械变形被有效去除。或者，如图8B所示，图案化材料通过压印成型。在模塑和基材之间有物理接触的区域内，图案化材料被转移到基材上。

纳米压印刻蚀NIL图案生成后的后续处理步骤与光刻使用的处理步骤基本相同或相似。为了降低使用纳米压印刻蚀NIL的设备成本，将多个较小尺寸(例如，基板宽度的一半尺寸或更小)的NIL模块组合在一起以覆盖低辐射玻璃宽度。这类似于前面提到的多光刻模块方法。

总体而言，非导电垫片层180的图案185可以使用材料挤出、喷嘴喷射或通过机械间接变形形成，例如使用模具、冲压，或通过激光、紫外源或电子束固化或其它加热源硬化，或结合这些技术。

在一些实例中，非导电垫片层180的图案185是通过将纤维、细线或其它类似结构附着到窗户基板110上而形成的。在一些实例中，非导电材料(例如，塑料、玻璃、透明聚合物、透明树脂、光刻胶)被直接涂覆并图案化(例如，使用材料挤出、喷嘴喷射)、或者间接地(例如，使用模具、冲压，或通过激光、紫外源或电子束固化或其它加热源硬化)或这些技术的组合。

返回图5，方法500继续将沉积(方框520)镀膜堆栈170在窗户基板110和非导电垫片层180上。如上所述，镀膜堆栈170包括第一介电质层120、导电层130、阻挡层140和第二介电质层150。每一层都是在单独的操作中形成的，例如，使用物理气相沉积(PVD)。图8A-8D说明此镀膜成型操作中的不同阶段。如图8B所示，导电层130包括由图案185的非导电垫片层180定义的多个独立结构132。独立结构132是由于非导电垫片层180突出在基板上而形成的。

在一些实例中，沉积堆栈170还包括在非导电垫片层180的每个周围形成两个相邻的侧壁160，使得两个相邻侧壁160中的每一个都延伸到窗基板110周围并且由阻挡层140和第二介电质层150的至少一个形成，其可以称为沉积延伸。各种在光刻胶(PR)底切区域控制沉积延伸(每层形成镀膜)的各种方法都在范围内。例如，增加溅射沉积室中的压力会使沉积更加各向同性，换句话说，方向性更小。因此，在光刻胶PR底切区域中溅射材料有更多的沉积。例如，当导电层130沉积过程中的压力低于阻挡层140沉积期间的压力以及第二介电质层150沉积期间的压力时，导电层130的边缘侧壁被阻挡层140和第二介电质层150覆盖。压差越高，由阻挡层140和第二介电质层150各自提供的侧壁保护层越厚。例如，低压加工条件(如

)是用于沉积导电层130的。在如此低的压力水平下，非常有限的材料将到达底切区域。另一方面，高压条件(如3-300毫托)用于阻挡层140和第二介电质层150的沉积，为底切区域提供更多的材料的沉积。在一些实例中，附加和/或替代技术用于增强导电层130的定向沉积。一个例子是离子化的溅射技术，其极高的离子化等离子体来自特殊的溅射源，以增强溅射方向特征。另一个例子是在玻璃下使用第二个偏置功率源来增强定向溅射沉积。其他例子包括用于溅射的准直器，和/或蒸发方法可以增强方向沉积。

导电层130的侧壁保护力(具有阻挡层和第二介电质层)已显示出优异的环境和加热的耐用性。通过将样品浸入沸水容器中一小时来测试环境耐用性。使用650℃烘烤8分钟测试热耐用性。在显微镜检查下没有明显的缺陷。

这些侧壁导电层保护设计和方法适用于任何镀膜堆栈和每个镀膜中任意数量的层。高度非定向过程(例如，高压过程)和定向过程(例如，低压过程)都在这发明范围内。

单层光刻胶的一个问题是底切轮廓受光刻设备光强度不均匀性的影响。有一种双层方法可以最大限度地减少这种影响，其中底层材料在显影剂中具有的溶解速率比底部材料上方的光刻胶对光强度的敏感性要小得多，因此溶解速率更多地取决于时间和其他实际工艺参数，而不是暴露光强度。因此，底切量更多地依赖于光刻胶材料，而较少依赖于光强度。因此，曝光光强度大的不均匀性对底切量的影响非常小，因此在此应用中可以接受。

除了图案线侧壁轮廓外，顶面粗糙度可能是另一个因素。进一步研究了具有矩形横截面轮廓的图案化结构实验，以比较氧等离子体处理的效果。在典型的真空溅射系统中，使用具有纯氧流动过程的溅射钛枪产生氧等离子体。在对图案化结构进行氧等离子体处理后，把低辐射Low-E镀膜沉积在这些结构的顶部。在大气条件下将样品加热至200℃ 8分钟后，处理后的样品和对照样品的电导率不同。具体而言，来自图案化结构两侧的低辐射膜对处理过的样品不导电。然而，对于受控样品(无需氧等离子体处理)，它仍然具有导电性。在不限于任何特定理论的情况下，这种差异归因于图案结构顶部表面粗糙度的差异。具体而言，受控样品(不进行氧等离子体处理)的顶部表面保持光滑(例如，基于检查)。表面粗糙度(Ra)估计为10nm或更低。然而，经过处理的样品(用氧等离子体处理)已经证明在顶部表面形成金属氧化物，这导致表面粗糙度显着增加至约Ra 0.1微米至10微米。在此示例中，Ra是轮廓高度与平均线的偏差绝对值的算术平均值，在评估长度(如100微米)内。粗糙的表面在高温下会导致低辐射膜(尤其是银)的潜在缺陷，从而导致电导率损失。然而，光滑的表面允许对低辐射薄膜进行沉积和随后的热处理，而不会出现类似的缺陷，从而使低辐射薄膜保持良好的导电性。因此，图案化结构顶表面的表面粗糙度是影响手机信号传输的另一个重要因素。

在一些示例中，图案线的高度/厚度介于20nm和3000nm之间，有些则在20nm和1000nm之间。氧气处理时所需的粗糙度是在真空室中用溅射枪在图案化的光刻胶上实现的。顶部表面粗糙度估计约为10nm-300nm。这种粗糙度可能是由于分别从有和没有金属氧化物残留物的区域形成“高峰”和“低谷”。具体而言，金属氧化物残留物可以是一个微小的掩模，阻挡氧气灰化，从而导致顶部表面上出现高峰。另一方面，没有这些“残留面罩”保护的区域在处理工艺过程中成为“低谷”并被“灰烬化”。然后将低辐射Low-E堆栈沉积在这些薄薄的图案线条上。在大气条件下加热至200℃温度8分钟后，图案线两侧的低辐射膜不再导电。应该注意的是，在本实验中，图案线非常细(例如，

)，并且具有较高的表面粗糙度(Ra估计在

)。沉积在这些图案线上方的低辐射镀膜在图案线的两侧之间变得不导电。预计具有粗糙顶部表面的薄薄的图案线条结构(例如，厚度小于1000nm)将表现出相同的性能。

应该注意的是，薄薄的图案线条的厚度(例如，小于3000nm)不仅有助于节省材料成本，还有助于提高耐磨性，例如，避免图案线和周围镀膜之间的镀膜表面不均匀。

具有粗糙的顶部表面(例如，高于10nm的Ra)形成薄薄的图案线条(例如，厚度小于约3000nm)的各种方法都在这发明范围内。一个例子是氧等离子体处理，它在图案线的顶面上形成粗糙的金属氧化物层。另一个例子涉及使用一种或多种特殊的有机材料，掺杂0.01％至20％的一种或多种其他金属元素或半导体元素，然后通过氧等离子体过程进行灰化。这些金属/半导体元件的一些例子包括半导体元件B，Si，Ge和主组I和II：Na，K，Rb，Mg，Ca Sr，Ba，主组III，IV，V：Al，Ga，In，Sn，Tl，Pb，Bi和过渡金属Ti，V，Cr，Mn，Fe Co，Ni，Cu，Zn，Y，Zr，Nb，Mo，Tc，Hf，Ta，W，Re，Ce，Dy，Eu，Gd，La，Nd，Pr，Sm，Sc，Tb.有机材料与这些掺杂剂的好处是可以在氧灰化过程中产生颗粒作为种子掩模，在薄膜上形成“低谷”和“高峰”，从而可以产生粗糙的图案。

在一些示例中，通过印刷溶液和蒸发溶剂(溶质作为图案化粗糙材料)直接用粗糙材料印刷图案线。典型的溶剂是水、丙酮、醇等；溶质可以是无机或有机材料，如盐或基无机材料，NaCl、Na₂CO₃、Na₂SO₄、Ca(OH)₂、NaOH等，也可以是有机材料，如聚合物粉末。

增加图案结构顶部表面粗糙度的各种示例都在这发明范围内。其中一些示例包括但不限于，直接涂覆/印刷具有高粗糙度的材料或经过特殊处理后的材料粗糙。此外，烘烤时间、氧气处理、光刻胶显影条件、光刻胶有机材料可以具体选择，以达到所需的表面粗糙度。

除了侧壁轮廓和顶面粗糙度外，高温处理后图案线的体积收缩可能是手机传输的另一个因素。使用空气中的高温处理(例如650℃和8分钟)测试具有矩形横截面的图案结构，这可能称为热处理。热处理后，如果暴露在空气中，图案结构就会烧坏，即使图案材料被低辐射镀膜覆盖，有机材料也可以部分参与化学反应，并且在热处理前后图案体积急剧缩小，超过20％的体积发生变化。位于图案化结构顶部的low-E薄膜变得非常粗糙的镀膜(例如，表面粗糙度Ra大于10nm)，并且low-E镀膜在图案化结构的两侧之间不导电。在这种情况下，初始光刻胶用于定义线型图案，并且使其上边的低辐射镀膜粗糙(例如Ra>10nm)。这使得镀膜部分具有高粗糙度，使生产线两侧的低辐射镀膜不导电。具体地，银层(low-E镀膜)组合物增加了氧(O)元素的量，例如超过2％的原子，与它们在基板上相邻镀膜处的相应银层相比。因此，对于大尺寸(超过一平方米)被那些图案线处理的镀膜，在经过玻璃钢化过程在大气条件下的高温处理下，手机信号是可以穿透这些镀膜的。总体而言，高温处理改变了光刻胶图案的体积，使低辐射镀膜(设置在这些图案的顶部)从光刻胶线的两侧变得不导电。因此，这样的低辐射镀膜对手机信号的透射性变得更强。

在一些实例中，方法500包括沉积一个或多个附加镀膜的堆栈170(方框530)，其设置在窗户基板110和非导电垫片层180上。

在一些示例中，方法500包括从节能信号透明窗户镀膜系统100中移除(框540)非导电垫片层180。例如，节能的信号透明窗户镀膜系统100可以被高温钢化(例如，经受高温处理)将非导电垫片层180变成挥发性物质，从而从环境中除去。

实验结果

已经进行了各种测试来表征上述节能的信号透明窗户镀膜系统。第一次测试是使用样品1进行的，样品1使用2.2毫米厚的玻璃作为窗户基板。沉积在该窗户基板上的第一个介电质层由ZnSnO形成。由银钛合金形成导电层，而由钛形成阻挡层。最后，利用ZnSnO形成第二个介电质层。该样品的整体镀膜尺寸为100毫米x 60毫米。样品表现出7欧姆/平方的良好薄膜电阻，相当于0.08的辐射率。样品1不包括导电层或任何其他层的任何图案化，并用作基线参考。

使用红外灯和光能风车辐射计测试了红外阻断特性。具体而言，辐射计叶片仅在存在红外辐射时才旋转。如上所述，样品1显示出优异的红外阻隔特性。当样品1插入红外灯和辐射计之间时，辐射计的叶片完全停止旋转，这表明有效的红外阻隔。

使用非金属盒测试电磁波传输特性，该盒包裹在铝箔中，并且有一个窗口为95毫米×55毫米。该盒子模拟了电磁波无法穿透的建筑物。只有盒子里的窗户允许电磁波穿透。样品1被安装到有窗口这个盒子中进行测试。本实验中使用的信号源是一个2.4GHz路由器(使用125毫米的波长)。一款名为

7的手机被用作信号接收器。该手机配备了“Wi-Fi-meter”软件应用程序，用于测量手机接收到的Wi-Fi信号强度。在窗口处使用无镀膜的玻璃进行参考测试，并显示信号强度为-36DBm至-42DBm。该信号强度代表了整个测试系统中Wi-Fi信号的参考基线，包括Wi-Fi源，接收器iPhone，房屋模拟器(由铝箔包裹的盒子)。当样本1被放在窗口上时，信号强度下降到-67DBm到-72DBm。因此，由于玻璃上的低辐射镀膜，两个不同的玻璃样品显示出约30DBm的差异或约1000时间信号强度降低。

通过在玻璃基板上沉积第一介电质层(也由ZnSnO形成)来制备样品2。在第一个电介电质层上放置一根具有网格图案(直径80微米的玻璃纤维)的细线，以阻挡第一个电介电质层的部分。添加细线后，将镀膜系统重新加载到真空室中以沉积第一介电质层(也是ZnSnO)。导电层(银钛合金)，阻挡层(钛)和第二介电质层(也是ZnSnO)。从镀膜系统中移除了细线图案，并且还移除了延伸到细线图案上的部分后来沉积的层。因此，第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层的镀膜变得不连续。这种细线去除在不连续的镀膜件之间形成间隙。然后将另一个介电质层沉积在这些不连续的镀膜件上。

与样品1相比，检查样品2的各种特征，样品1是没有任何图案化的基线样品。样本2的颜色与样本1相似(例如，人眼无法区分)。颜色相似性归因于样品1和样品2的相同结构，即相同的层组成，顺序和厚度，除了在不连续层边界处有2％的面积差异。然而，样品2使用无辅助的人眼检查角度并使用数字图像在90度处具有可检测的线痕。样品1和样品2具有相同的7欧姆/平方的薄膜电阻，由四点探头测量，表明相同的辐射率。样品2的红外阻断性能与样品1相同。具体而言，当样品2插入红外灯和光能风车辐射计之间时，辐射计叶片逐渐停止，表明红外阻挡。最后，“Wi-Fi”渗透测试的结果(带有窗口的铝箔包装盒)如图9所示。与样品1(无图案化的低辐射镀膜)相比，样品2的“Wi-Fi”信号读数要强得多，约为-45DBm至-50DBm，而样品1为-67DBm至-72DBm。换句话说，样品2比低辐射镀膜样品1提高了约20DBm，或信号强度提高了约100倍。样本2的“Wi-Fi”穿透力接近未镀膜的样品，但不是样本1。

另一个测试样品，即样品2A的制备与样品2相似。然而，样品2A的网格间距增加到12mm，而样品2的网格间距为6mm。样本2和样本2A的测试结果在颜色、薄膜电阻、红外阻隔、线标视觉能力等方面非常相似。然而，与样本2A相比，样本2A的“Wi-Fi”(2.4GHz)穿透率降低了约5-10DBm。因此，不连续堆栈之间的间距较小，可以更好地穿透“Wi-Fi”信号。这一趋势表明，如果网格间距变小，例如1或2mm间距，则可以进一步提高“Wi-Fi”信号穿透率。对于高频信号，可以使用小间距，例如，对于5GHz信号，可以使用0.5mm或更小的间距。0.2mm或更小的间距可用于更高频率的信号。

样品2B以与样品2A相同的方式制备。然而，样品2B的图案是由平行线形成的(例如，如图4A所示和上面描述)。样品2A的图案是正方形的网格(例如，如图4B所示和上面描述)。对颜色、薄膜电阻、红外线IR遮挡和图案线的可见性的测试显示，样品2B和样品2A的结果相同。样本2B和样本2A的比较“Wi-Fi”穿透测试使用了三种不同的无线电波的极化方向：(1)工作频率为2.4GHz的各个方向同性的天线“Wi-Fi”路由器；(2)垂直极化方向的路由器天线；和(3)和水平极化方向的天线。使用各个方向同性的天线时，两个样本的信号穿透结果相似(在5DBm误差范围内)。切换到垂直极化方向的天线时，在样品2A和样品2B中都观察到类似的改进(比非图案化的传统低辐射镀膜高出约20DBm)。最后，使用水平极化方向的天线，样本2A的传输信号比样本2B高出了约10DBm。总体而言，平行线图案的性能在具有垂直极化和各个方向同性的天线的情况下，与网格图案相类似，今天通常的通信网络(例如手机网络)就是用这些天线极化方向的。因此，平行线模式可以为改善手机信号穿透率提供了经济的解决方案。

样品3的制备与样品2A相似，但样品3中使用了20微米金属丝，而样品2A中使用了80微米玻璃纤维。这些样本之间的总体结果相似。然而，在样本3中，交叉网格图案甚至不那么明显，尽管在目视检查期间可以检测到。

样本4使用10微米金属丝，但与样本2A和样本4相同。总体结果相似，网格线的视觉可见性进一步提高。总体而言，样本2、样本3和样本4表明，较细的细线在不影响电磁波穿透的情况下产生不太明显的图案。因此，可以使用20微米或更小的细线来获得足够的视觉特征。

样品5与样品4相同，但样品5中初始介电质层的总厚度约为30纳米，或样品4的一半。样本5和样本4的总体结果在薄膜电阻、红外阻断、手机信号穿透方面相似。然而，在90°角的正常检测下，样本5中的交叉网格图案无法检测到，这比样本4有所改善。总体而言，可以选择导电层每侧的介电厚度，以提高反射率和透色率。应该注意的是，图案线的可见性是由于整体部分和分开的图案线部分之间的颜色差异照成的。样品6使用80微米玻璃纤维形成的图案制备，并使用KAPTON(R)胶带附着干净的玻璃基板。

此后，真空沉积过程与上述样品1相同。检查(1)至(5)步骤，结果在颜色，薄膜电阻，红外线IR阻断方面与样品#2A非常相似，但显著改善了手机信号穿透性，这与低辐射样品#1显著不同；然而，图案线清晰可见。

样品7与样品6相似，但80微米玻璃纤维被10微米金属线取代。样品7的性能结果与样品6相似，在颜色，薄膜电阻，红外线IR阻隔和手机信号穿透方面。然而，样品7中的图案仍然可见，尽管由于细线尺寸从80微米减少到10微米，因此可见性有所提高。

在分析了图案线条可见性问题的原因后，已经找到了样本7的图案线条可见性的解决方案。样品7中的图案可见性被认为是由于(1)线条材料是不透明的(由金属制成，而不是透明的玻璃纤维)，(2)介电薄膜的厚度没有优化去促使整体镀膜和图案线之间的反射颜色匹配。如果应用20微米或更薄的玻璃纤维(透明材料)，并且如果介电薄膜的厚度得到优化，则可以在90°角的检测过程中实现不可见的图案线条。

可以测试图案线的导电性，这是评估结构信号传输的另一种方法。如果图案化结构不导电，则这种低辐射镀膜对手机信号具有穿透性。因此，可以测量(例如，通过万用表)的图案化结构的电阻，是包含该图案化结构窗户镀膜系统的手机信号传输的良好指标。

使用常规光刻设备和技术形成的常规图案线，例如，没有额外处理就不足以用于手机信号传输。具体地，这些常规图案线不具有倒梯形形状，这与图6E中所示的结构不同。.如果没有底切的倒梯形形状，在图案线上形成的低辐射堆栈就不会形成单独的导电层。这样，导电层保持连续(而不是分解成多个不相连的结构)，这可以通过高导电性来验证。例如，可以测试实验来比较传统的图案线(无底切)与测试线(带底切)。在传统图案线上形成的低辐射镀膜堆栈表明电阻小于50欧姆。在带有底切倒梯形形状的图案线上形成的低辐射镀膜堆栈表明电阻超过20兆欧姆。倒梯形形状的底切量超过100nm，这被定义为沿图案线的平均量差，在顶部线宽和从下到上的任何高度的最小线宽之间。如果在光刻胶截面图中，连接顶角边缘与下切底角的线，可以与基板表面形成一个角度，如图6E所示，并且该角度可以小于88°(度)或至少小于80°(度)。

结论

尽管为了便于理解，前述概念已作了较为详细的描述，但显然可以在所附权利要求的范围内进行某些更改和修改。应该注意的是，有许多替代方法可以实现过程，系统和设备。因此，本例应被视为说明性的，而不是限制性的。

Claims

1.一种节能的信号透明窗户镀膜系统，包括：

窗户基材；

一个非导电垫片层，在窗基板上形成图案，连接窗基板的一部分，并阻挡窗基板的一部分；

一个第一介电质层，连接窗户基板和非导电垫片层；

一个导电层，设置在第一介电质层上使得第一介电质层设置在导电层和每个窗户基板和非导电垫片层之间，其中导电层由多个不相连的结构形成，由非导电垫片层的图案定义；

一个阻挡层，设置在导电层之上，使得该导电层设置在第一电介电质层和该阻挡层之间；和

一个第二介电质层，设置在阻挡层之上，使得阻挡层位于第二介电质层和导电层之间，使得第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层至少在一部分窗户基板上形成镀膜堆栈，

其中，第一介电质层和第二介电质层中的每一个要么是均匀的单层结构，要么是多层结构。

2.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述非导电垫片层包括光刻胶、纤维、细线和透明材料的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述非导电垫片层包括正性光刻胶。

4.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗镀膜系统，其特征在于：

第一介电质层，导电层，阻挡层和第二介电质层形成基板介面堆栈和垫片介面堆栈；

每个基板介面堆栈与窗户基板介面相连，并位于两个相邻的非导电垫片层之间；并且

垫片层介面堆栈的位置使得非导电垫片层设置在垫片层介面堆栈和窗户基板之间。

5.根据权利要求4所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述基板介面堆栈与所述垫片介面堆栈分离。

6.根据权利要求4所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述非导电垫片层突出于所述基板介面堆栈之间和上方。

7.根据权利要求4所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述非导电垫片层具有至少大于所述衬底介面堆栈的高度。

8.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于：

每个非导电垫片层都有一个基板介面表面和一个介电质介面表面，它与基板介面表面相反；和

介电质介面表面的宽度大于基板介面表面的宽度。

9.根据权利要求8所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述介电质介面的宽度与所述基板介面面的宽度之差至少为100纳米。

10.根据权利要求8所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于：

每个非导电垫片层包括一个垫片基体和一个垫片头；

垫片基体定义了第一个垫片面；和

垫片头定义了第二个垫片面，由不同于垫片基体的材料形成。

11.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述每个非导电垫片层设置在两个相邻的侧壁之间，每个侧壁延伸到窗基板并至少由一个阻挡层或者第二介电质层两者之一形成。

12.如权利要求11所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述两个相邻侧壁中的每一个至少由所述阻挡层和第二介电质层两者形成。

13.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于：

第一介电质层，导电层，阻挡层和第二介电质层形成基板介面堆栈和垫片介面堆栈；和

每个基板介面堆栈和垫片层介面堆栈由一个或多个附加镀膜堆栈覆盖，每个镀膜堆栈包括第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层。

14.根据权利要求1所述的节能信号透明窗户镀膜系统，还包括图案化部分和非图案化部分，其特征在于：

在图案化部分，导电层由多个独立结构形成；和

在非图案化部分，导电层是连续结构。

15.一种节能的信号透明窗户镀膜系统，包括：

窗户基板；

一个第一介电质层，设置在窗户基板上；

一个导电层，设置在第一电介电质层之上使得第一介电质层设置在导电层和窗户基板之间，其中导电层由多个由开口定义的不相连结构形成图案，其中每个开口设置在两个相邻的侧壁之间；

一个第二介电质层，设置在阻挡层之上使得阻挡层位于第二介电质层和导电层之间，使得第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层形成基板介面堆栈，至少覆盖在窗户基板的一部分上，

其中，两个相邻的侧壁中的每一个都延伸到窗基板并由至少一个阻挡层和第二介电质层形成，其中每个第一介电质层和第二介电质层要么是均匀的单层结构，要么是多层结构。

16.根据权利要求1所述的节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述窗户基板的一部分在相邻的两个侧壁之间是暴露的。

17.根据权利要求1所述的高效节能信号透明窗户镀膜系统，其特征在于，所述窗基板在两个相邻侧壁之间的部分是平面的并且基本完好无损。

18.一种形成高效节能信号透明窗户镀膜系统的方法，该方法包括：

在窗基板上形成非导电垫片层的图案；和

在窗户基板和非导电垫片层上沉积镀膜堆栈，该镀膜堆栈包括第一介电质层、导电层、阻挡层和第二介电质层，其中导电层包括由非导电垫片层的图案定义的多个独立结构。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，所述非导电垫片层的形成模式采用以下至少一种：

光刻，使得非导电垫片层包括光刻胶，

压印刻蚀工艺，以及

非导电垫片的机械放置。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括对所述节能信号透明的窗户镀膜系统进行高温回火，使得在高温回火过程中除去非导电垫片层。