CN202782020U

CN202782020U - 导电玻璃

Info

Publication number: CN202782020U
Application number: CN 201220380149
Authority: CN
Inventors: 董清世; 吴振辉; 陈曦; 李晓东; 吴坚; 李磊; 王润
Original assignee: XINYI PV INDUSTRY (ANHUI) HOLDINGS CO LTD
Current assignee: XINYI PV INDUSTRY (ANHUI) HOLDINGS CO LTD
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-07-31

Abstract

本实用新型适用于特种玻璃领域，提供了一种导电玻璃。该导电玻璃包括相层叠的玻璃基底层、钠离子阻挡层及导电膜层，还包括增透层，该增透层层叠于该导电膜层之上。本实用新型导电玻璃，通过在导电膜上增加一层增透层，该增透层和导电膜层及钠离子阻挡层一起形成三层减反射膜系，实现该导电玻璃对可见光透过率的显著提升。

Description

导电玻璃

技术领域

本实用新型属于特种玻璃领域，尤其涉及一种导电玻璃。

背景技术

目前，透明导电氧化物薄膜有掺氟SnO₂薄膜(FTO)、掺铝ZnO薄膜(AZO)和In₂O₃：Sn(ITO)薄膜等。与前两者相比，ITO薄膜在同等电导率下，具有膜层薄、可见光透过率高及颜色中性等优点，因此其在液晶显示及照明等领域应用相当广泛。但是由于ITO薄膜中，In材料在自然界储量少、在制备过程中对人体有害，且Sn和In的原子量较大,成膜过程中容易渗入到衬底内部，毒化衬底材料，尤其在液晶显示器件中污染现象严重。因此，有必要找到一种ITO薄膜的替代产品。

ZnO基透明导电薄膜具有原材料易得，价格便宜，无毒及比ITO更容易蚀刻等优势，同时具有与ITO相比拟的光电特性。目前，ZnO-TCO薄膜被认为是极具开发潜力的功能薄膜之一，已成为可能替代ITO薄膜的研究热点。当透明导电膜层厚度超过0.1μm时，膜层中的多次干涉就会产生可见的颜色，且膜层厚度的增加会导致反射率和色差的提高，因此要实现ZnO-TCO薄膜的工业应用，必须要改善这些问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种导电玻璃，解决现有技术中ZnO-TCO导电玻璃透光率不高，色差大、性能不稳定的技术问题。

本实用新型是这样实现的，

一种导电玻璃，包括相层叠的玻璃基底层、钠离子阻挡层及导电膜层，还包括增透层，该增透层层叠于该导电膜层之上。

进一步，该增透层为二氧化硅薄膜或氟化镁薄膜。

进一步，该增透层的厚度为30～90纳米，可见光折射率为1.35～1.5。

进一步，该增透层增透层厚度为50～90纳米，可见光折射率为1.6～1.8。

进一步，该钠离子阻挡层为SiN_xO_y薄膜，其中0.7<x<1.2，0.25<y<1。

进一步，该钠离子阻挡层的厚度为50～90纳米，可见光折射率为1.5～1.7。

进一步，该导电膜层的厚度为200～400纳米。

进一步，该导电膜为氧化锌膜、ITO膜或FTO膜。

本实用新型导电玻璃，通过在导电膜上增加一层增透层，该增透层和导电膜层及钠离子阻挡层一起形成三层减反射膜系，实现该导电玻璃对可见光透过率的显著提升。

附图说明

图1是本实用新型实施例导电玻璃结构图；

图2是对比例导电玻璃结构图；

图3是本实用新型实施例与对比例透过率对比曲线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1现实本实用新型实施例导电玻璃结构，该导电玻璃包括相层叠的玻璃基底层1、钠离子阻挡层2及导电膜层3，还包括增透层4，该增透层层4叠于该导电膜层3之上。具体的，该钠离子阻挡层2层叠于该玻璃基底层1之上，该导电膜层3层叠于该钠离子阻挡层2之上，该增透层4层叠于该导电膜层3之上（增透层4层叠于该导电膜层3的与钠离子阻挡层2相对的表面）。

本实用新型实施例导电玻璃，通过在导电膜层上增设一层增透层，该增透层能和该导电膜层、钠离子阻挡层一起形成三层减反射膜系，射入光在导电玻璃的四层界面处发生相消干涉，从而实现导电玻璃在可见光区的透过率大大增加；特别结合上述各层的厚度，使得这种相消干涉的发生程度进一步提升，使导电玻璃在可见光的透过率进一步增强。

该玻璃基底层的厚度没有限制，优选为1mm-5mm，该玻璃基底层的材质美欧限制，优选为铁离子含量低于200PPM的超白浮法玻璃基层，其在可见光段透过率大于90%。

该钠离子阻挡层的厚度为50～90纳米，材质没有限制，优选为SiN_xO_y（0.7<x<1.2，0.25<y<1）化合物，其在可见光段的折射率为1.5～1.7。该钠离子阻挡层能够有效阻挡玻璃基底层中的钠离子渗透至导电膜层中，防止钠离子对导电膜层造成破坏，同时该钠离子阻挡层能够有效增强薄膜体系（钠离子阻挡层、导电膜层及增透层）在玻璃基底层上的附着力。该钠离子阻挡层与导电膜层及增透层一起形成三层的减反射膜系，能够对导电玻璃在可见光段的透光率大大增强。

该导电膜层的厚度为200～400纳米，材质可以使氧化锌膜（ZnO膜），该氧化锌膜中掺杂有B、Al、Ge中至少一种元素，例如可以是BZO、AZO、GZO或GAZO等玻璃中的至少一种，B、Al、Ge中至少一种元素在ZnO导电层3总重量中的含量优选大于0.25%，小于或等于5%。该导电膜层还可以为ITO、FTO等。

该增透层是导电玻璃的低折射率介质层，其在可见光段的折射率为1.35～1.5，其厚度为30～90纳米，该增透层的材质可以为SiO₂薄膜、氟化镁薄膜或其它在可见光范围内具有低吸收率及消光系数k ≈0的其他增透膜。该增透层的增加，不会对导电玻璃的导电性能造成影响或影响微小，但是该增透层能够和前述的钠离子阻挡层和导电膜层一起组成三层的低吸收减反射膜系，能够大大减少导电玻璃在对可见光的反射率，提高导电玻璃在可见光段的透过率；并且能够有效的调节导电玻璃颜色，是导电玻璃的透过色接近中色，达到工业应用的要求。

上述导电玻璃的制备方法，包括如下步骤：

步骤S01，提供基底层：

提供该玻璃基底层；

步骤S02，制备钠离子阻挡层：

通过磁控溅射在该玻璃基底层上形成钠离子阻挡层；

步骤S03，制备导电膜层：

通过磁控溅射在该钠离子阻挡层上形成导电膜层；

步骤S04，制备增透层：

通过磁控溅射在该导电膜层上形成增透层，得到导电玻璃。

步骤S01中，该玻璃基底层和前述的相同，在此不重复阐述。

步骤S02中，该钠离子阻挡层制备方法为磁控溅射法，以高纯Si靶为溅射靶材，纯度为99.9%，以高纯Ar、O₂和N₂气的混合气体为工作气体（三种气体的纯度均为99.999%），在该玻璃基底层上面，溅射沉积钠离子阻挡层。溅射时，磁控溅射装备的本底真空低于3.0E-6mbar，衬底温度为50～200℃，溅射气压为1～6×10^-3mbar，溅射时的Ar、O₂及N₂气的流量控制为：Ar气占总气量的20%左右，O₂/N₂在1:4及3:2之间。，玻璃基片的走速为1.4m/s。

本步骤S02中所制备的钠离子基底层和前述的相同，在此不重复阐述。

步骤S03中，该导电膜层制备方法为磁控溅射法，以ZnO和掺杂元素靶材（掺杂可以是B、Al、Ge中至少一种元素,例如，Al₂O₃）陶瓷靶为溅射靶材，其中掺杂元素靶材的重量百分比为0.25～5%，以高纯Ar气（或氦气等）为溅射气体，在钠离子阻挡层上沉积导电膜层。沉积时的衬底温度为250～320℃，，溅射气压为1～6×10^-3mbar，Ar气流量为200sccm，玻璃基片的走速为1.4m/s。或参照现有方法在导电膜层上制备FTO膜或ITO膜。本步骤S03中所制备得到的导电膜层和前述相同，在此不重复阐述。

步骤S04中，通过溅射的方法在该导电膜层上形成增透层，以高纯Si靶为溅射靶材，纯度为99.9%，以高纯Ar和O₂混合气体为工作气体，纯度为99.9%以上，在导电膜层上沉积SiO₂增透层；或者沉积时的衬底温度为0℃，溅射功率为14kw，溅射气压为1～6×10^-3mbar，Ar及O₂气流量比分别为50～150和40～110sccm。氟化镁的制备工艺参照现有方法，例如，化学溶液法。

该导电玻璃制备方法，操作简单，成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。在ZnO-TCO玻璃基础上镀制一层低折射率介质层，与钠离子阻挡层及ZnO层一起组成三层减反射膜系，不仅能有效保护ZnO层不被玻璃基层中的钠离子破坏，而且能显著降低可见光反射率。该ZnO-TCO玻璃性能优异，可见光透过率能达到90%以上，且能更有效地调节颜色，使得该ZnO-TCO玻璃的透过色接近中性，达到工业应用的要求。该制备方法工艺稳定、成本低廉、连续可调，适合大面积工业生产。

以下结合具体实施例对上述导电玻璃及其制备方法进行详细阐述。

实施例1

本实用新型实施例导电玻璃，其结构如图1所示，包括相层叠的玻璃基底层1、材质为SiN_xO_y（其中x为1.2，y为1）化合物的钠离子阻挡层2、材质为掺Al氧化锌导电膜层3，还包括材质SiO₂增透层4，该增透层4层叠于该导电膜层3之上，其中，玻璃基底层1厚度为2mm、钠离子阻挡层2厚度为75nm，ZnO导电膜层3厚度为290nm、SiO₂增透膜4厚度为30nm。

本实用新型实施例导电玻璃其制备方法如下：

取2mm超白玻璃原片切割磨边后，经清洗机清洗并吹干后，进入磁控溅射镀膜机镀膜；

以高纯Si靶为溅射靶材，纯度为99.9%，以高纯Ar、O₂和N₂气的混合气体为工作气体（三种气体的纯度均为99.999%），在玻璃基底层1上沉积钠离子阻挡层2，溅射时，磁控溅射装备的本底真空低于3.0E-6mbar，钠离子阻挡层2沉积时的衬底温度为200℃，溅射功率为25kw，溅射气压为3.0E-3mbar，溅射时的Ar、O₂及N₂气的流量分别为100、70和100sccm，玻璃基片的走速为1.4m/s；

以ZnO:Al₂O₃陶瓷靶为溅射靶材，其中组分Al₂O₃的重量百分比为1%，以高纯Ar气为溅射气体，钠离子阻挡层2上沉积ZnO导电膜层3。沉积时的衬底温度为320℃，溅射功率为90kw，溅射气压为5.0E-3mbar，Ar气流量为200sccm，玻璃基片的走速为1.4m/s；

以高纯Si靶为溅射靶材，以Ar和O₂混合气体为工作气体，在ZnO导电膜层3上沉积SiO2增透膜。沉积时的衬底温度为180℃，溅射功率为14kw，溅射气压为2.5E-3mbar，Ar及O₂气流量分别为100和80sccm，玻璃基片走速为1.4m/s，得到导电玻璃。

实施例2

本实用新型实施例导电玻璃，其结构如图1所示，包括相层叠的玻璃基底层1、材质为SiNxOy（其中x为0.7，y为0.25）化合物的钠离子阻挡层2、材质为掺Al氧化锌导电膜层3，还包括材质SiO₂增透层4，该增透层4层叠于该导电膜层3之上，其中，玻璃基底层1厚度为2mm、钠离子阻挡层2厚度为75nm，ZnO导电膜层3厚度为290nm、SiO2增透膜4厚度为70nm。

本实用新型实施例导电玻璃其制备方法如下：

钠离子阻挡层2及ZnO导电膜层3的制备工艺参照实施例1；

以高纯Si靶为溅射靶材，以Ar和O₂混合气体为工作气体，在ZnO导电薄膜3上沉积SiO₂增透膜。沉积时的衬底温度为180℃，溅射功率为26kw，溅射气压为2.8E-3mbar，Ar及O₂气流量分别为110和90sccm，玻璃基片走速为1.4m/s，得到导电玻璃。

参考例

本对比例传统ZnO-TCO玻璃，其结构如图2所示，包括超白玻璃衬底1、SiNxOy化合物薄膜2、掺Al氧化锌导电膜3。其中，超白玻璃衬底1厚度为2mm、SiNxOy化合物膜层2厚度为75nm，ZnO导电膜3厚度为290nm。传统ZnO-TCO玻璃的制备除了缺少SiO₂介质层4外，其余工艺条件完全与实施例1相同。

性能测试：

利用四探针测本实用新型实施例1、2的导电玻璃方块电阻，用分光光度计测本实用新型实施例1、2导电玻璃的可见光透过率和反射及透过色，具体性能指标如表1所示，透过率对比曲线如图2所示。

从上表的数据中可以看出，与对比例导电玻璃相比，本实用新型实施例的导电玻璃在可见光透过率上有较大的增加，反射率下降较大，同时，本实用新型实施例导电玻璃的导电性能并没有由于增透层的增加而下降。从图3可以看出，与参考例1*相比，本发明实施例1和实施例2在整个可见光段的透过率都有较大幅度提升，特别是在短波段透过率提升的更加明显，起到了较好的增透效果。

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

Claims

1.一种导电玻璃，包括相层叠的玻璃基底层、钠离子阻挡层及导电膜层，其特征在于，还包括增透层，所述增透层层叠于所述导电膜层之上。

2.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述增透层为二氧化硅薄膜或氟化镁薄膜。

3.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述增透层的厚度为30～90纳米，可见光折射率为1.35～1.5。

4.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述增透层厚度为50～90纳米，可见光折射率为1.6～1.8。

5.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述钠离子阻挡层为SiN_xO_y薄膜，其中0.7<x<1.2，0.25<y<1。

6.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述钠离子阻挡层的厚度为50～90纳米，可见光折射率为1.5～1.7。

7.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述导电膜层的厚度为200～400纳米。

8.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述导电膜为氧化锌膜、ITO膜或FTO膜。