NO153766B

NO153766B - Gjennomsiktige plateprodukter som er fri for irisering, og fremgangsmaate ved fremstilling derav.

Info

Publication number: NO153766B
Application number: NO823104A
Authority: NO
Inventors: Roy Gerald Gordon
Original assignee: Roy Gerald Gordon
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1986-02-10
Also published as: FI72961B; BR8207855A; WO1983001018A1; NO153766C; ES8402552A1; BE894383A; NL193404C; JPH0372586B2; NO823104L; FI823162A0; CH656116A5; CA1192773A; AU8801082A; IT1201923B; GB2115315A; IE53556B1; US4377613A; FI72961C; DE3249017C2; ES515680A0

Description

Oppfinn elsens bakgrunn

Oppfinnelsen angår glasskonstruksjoner med et tynt, funksjonelt, uorganisk belegg (f.eks. et belegg av tinnoxyd som utgjør et middel for å befordre refleksjon av infrarødt lys), idet konstruksjonene har forbedret utseende som følge av nedsatt irisering som historisk er forbundet med de nevnte tynne belegg, og dessuten en fremganqsmåte ved fremstilling av de ovennevnte konstruksjoner.

Glass og andre gjennomsiktige materialer kan belegges

med gjennomsiktige halvlederfilmer,- som tinnoxyd, indiumoxyd eller kadmiumstannat, for å reflektere infrarød stråling.

Slike materialer er nyttige ved fremstilling av vinduer med forbedret isoleringsverdi (lavere varmetransport) i ovner eller av arkitektoniske vinduer etc. Belegg av disse samme materialer leder også elektrisk strøm og anvendes som motstandsopp-varmere for å oppvarme vinduer i kjøretøy for å fjerne dugg eller is.

Ett uønsket trekk ved disse belagte vinduer er at de

viser interferensfarver (irisering) i reflektert lys og i mindre grad i gjennomsluppet lys. Denne irisering har utgjort et alvorlig hinder mot en vidstrakt anvendelse av disse belagte vinduer (se f.eks. American Institute of Physics Conference Proceeding No. 25, New York, 1975, s. 28).

I enkelte tilfeller, dvs. når glasset har en ganske mørk tone (f.eks. en lysgjennomslippelighet av under ca. 25%),

dempes denne irisering og kan tolereres. For de fleste arkitektoniske vegg- og vindusanvendelser er imidlertid iriseringsvirkningen som normalt er forbundet med belegg med en tykkelse av under ca. 0,75^um, estetisk uaksepterbar for en rekke mennesker (se f.eks. US patentskrift 3710074).

Iriserende farver er et generelt fenomen i gjennomsiktige filmer med en tykkelse innen området 0,1-lyUm,

spesielt ved tykkelser under ca. 0,85^,um. Dessverre er det nøyaktig dette tykkelsesområde som er av praktisk betydning for de fleste kommersielle anvendelser. Halvlederbelegg som er tynnere enn ca. 0,lyUm, oppviser ikke interferensfarver,

men slike tynne belegg har en markert dårligere refleksjon av infrarødt lys og en markert nedsatt evne til å lede

elektrisitet.

Belegg som er tykkere enn ca.1,0 ^urn, oppviser heller ikke synlig irisering i dagslys, men slike tykke belegg er langt mer kostbare å fremstille da større mengder av beleg-ningsmaterialer er nødvendige og den nødvendige avsetnings-

tid for belegget tilsvarende lengre. Dessuten har filmer som er tykkere enn l^,um, en tilbøyelighet til å bli slørete,

og dette skriver seg fra lysspredning fra overflateujevnheter som er større på slike filmer. Dessuten oppviser slike filmer større sprekkdannelsestilbøyelighet under termisk på-kjenning på grunn av forskjellig varmeekspansjon.

Som et resultat av disse tekniske og økonomiske be-grensninger fremstilles ved nesten alle kommersielle produk-sjonsprosesser for slike belagte glassgjenstander filmer med en tykkelse av 0,l-0,3^um som oppviser tydelige iriserende farver. Nesten ingen arkitektonisk anvendelse av dette belagte glass finner for tiden sted til tross for den kjens-gjerning at det ville ha vært prisbesparende på grunn av energikonservering å gjøre dette. For eksempel kan varmetap på grunn av infrarød stråling gjennom glassområdene i en opp-varmet bygning nedsettes tilnærmet til halvparten av varme-tapet gjennom ubelagte vinduer. Nærværet av iriserende farver på disse belagte glassprodukter er en hovedgrunn til at disse belegg ikke anvendes.

Den første suksessrike løsning av disse problemer er beskrevet i US patentskrifter 4187336 og 4206252. I disse patentskrifter er metoder og prosesser beskrevet ved hjelp av hvilke tynne, som regel 1/4-bølgelengdetykke,.belegg med valgt brytningsindeks eller gradientbelegg med lignende optisk tykkelse ble belagt på glassubstratet og under det infrarødt reflekter-ende tinnoxyd. Det viste seg imidlertid å være ønskelig å nedsette den samlede tid som var nødvendig for å fremstille slike belegg. Den foreliggende oppfinnelse skriver seg fra arbeide som gikk ut på å oppnå en slik nedsettelse av beleg-ningstiden.

Oppsummering av oppfi nnelsen

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på

å fjerne den synlige irisering fra

halvledende, tynne filmbelegg på glass under opprettholdelse av beleggenes ønskelige egenskaper som er synlig gjennom-siktbarhet, infrarød refleksjonsevne og elektrisk ledningsevne .

Det tas ved oppfinnelsen dessuten sikte på å oppnå de ovennevnte formål uten å øke produksjonsomkostningene vesentlig utover omkostningene ved anvendelse av vanlig iriserende, infrarødt-reflekterende filmer.

Det tas ved oppfinnelsen også sikte på å oppnå de ovennevnte formål ved hjelp av en fremgangsmåte som er kontinuerlig og fullt forlikelig med moderne fremstillingsprosesser innen glassindustrien.

Det tas ved oppfinnelsen ytterligere sikte på å oppnå alle de ovennevnte formål med produkter som er varige og stabile overfor lys, kjemikalier og mekanisk slitasje.

Det tas ved oppfinnelsen videre sikte på å oppnå samtlige av de ovennevnte formål ved anvendelse av materialer som fore-kommer i tilstrekkelige mengder og er lett tilgjengelige slik at de vil tillate en utstrakt anvendelse.

Det tas ved oppfinnelsen dessuten sikte på å utnytte tynne filmer for å undertrykke iriseringsvirkninger uten å måtte ty til filmer av lysabsorberende metalliske materialer, som gull, aluminium, kobber eller sølv etc.

' Det er et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse

å fremstille de iriseringsfrie gjenstander med en høyere be-legningshastighet enn hva som var mulig for farveundertrykkel-seslag som tidligere er beskrevet i US patentskrift 4187336.

Et beslektet formål er å fremstille disse gjenstander under anvendelse av mindre råmateriale fordi tynnere lag anvendes.

Det er et ytterligere formål å muliggjøre et videre valg av råmaterialer for anvendelse for dannelse av de ønskede belegg ved å unngå slike systemer som krever valg av reaktanter som er forlikelige ved samtidig avsetning av blandede reaksjons-'produkter for tilveiebringelse av regulerbar eller varierbar brytningsindeks.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en glassgjenstand som omfatter en forbindelse, hvor et ytre belegg dannes av en infrarødt-reflekterende overflate med tykkelse av 0,7^um eller derunder, og hvor et innvendig belegg danner et middel for (a) å redusere slørethet på det belagte glass og samtidig og uavhengig (b) å redusere iriser-ingen for glassgjenstanden ved hjelp av sammenhengende addisjon av reflektert lys.

Det i-er et videre formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en glassgjenstand med de ikke-iriserende egenskaper som det er vist til ovenfor, idet gjenstanden er særpreget ved en trinnvis eller gradvis forandring i beleggets sammensetning mellom glass of luft.

Oppfinnelsen angår således et ikke-iriserende plateprodukt av den type som omfatter

a) et gjennomsiktig substrat,

b) et infrarødt-reflekterende belegg og

c) et iriseringsundertrykkende mellomlag mellom

substratet og det infrarødt-reflekterende belegg,

og plateproduktet er særpreget ved at mellomlaget c) består av 1) en første mellomlagskomponent av et materiale med forholdsvis høy brytningsindeks, nærmere substratet, og 2) en annen mellomlagskomponent av et materiale med forholdsvis lav brytningsindeks og anordnet over materialet med forholdsvis høy brytningsindeks,

idet de kombinerte mellomlagskomponenter har en samlet optisk tykkelse av ca. 1/6 av en til grunn for konstruksjonen liggende bølgelengde på 500 nm.

Oppfinnelsen angår videre en fremgangsmåte ved fremstilling av et ikke-iriserende, gjennomsiktig produkt av den type som omfatter

a) et gjennomsiktig substrat,

b) et infrarødt-reflekterende belegg på dette og

c) et iriseringsundertrykkende mellomlag mellom substratet og det infrarødt-reflekterende belegg, og fremgangsmåten er særpreget ved at mellomlaget c) dannes ved 1) nærmere substratet å påføre et belegg av en første mellomlagskompinent av et materiale med en forholdsvis høy brytningsindeks, 2) over materialet med forholdsvis høy brytningsindeks å påføre et belegg av en annen mellomlagskomponent av et materiale med en forholdsvis lav brytningsindeks og 3) å avslutte påføringen av hver mellomlagskomponent ved en slik tykkelse at de kombinerte mellomlagskomponenter danner det iriseringsundertrykkende mellomlag og slik at den samlede optiske tykkelse for mellomlagskompanentene er ca. 1/6 av en til grunn for konstruksjonen liggende bølgelengde på 500 nm.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på dannelse av

to eller flere meget tynne lag av gjennomsiktige materialer mellom glasset og halvlederfilmen. Det mellomlag som derved dannes er langt tynnere enn de lag som tidligere er blitt angitt å ha iriseringsundertrykkende egenskaper. Disse tynne lag danner et iriseringsundertrykkende mellomlag. Ved egnet valg av tykkelse og brytningsindeks er det blitt oppdaget at de iriserende farver kan gjøres så svake at de fleste personer ikke vil kunne oppdage disse, og iallfall for svake til at de uheldig vil innvirke på en utstrakt kemmersiell anvendelse selv for arkitektoniske formål. Egnede materialer for disse mellomlag er beskrevet senere såvel som fremgangsmåter ved fremstilling av disse lag.

Ifølge oppfinnelsen har mellomlagskomponenten nærmere substratet (glassoverflaten) en høyere brytningsindeks, mens mellomlagskomponenten lenger bort fra glassoverflaten har en lavere brytningsindeks. Denne ordning av brytningsindeksene er den motsatte av den ordning som ble anvendt i de farveunder-trykkende lag som tidligere er beskrevet i US patentskrift 4187336. Ved å reversere ordningen er det ifølge oppfinnelsen overraskende blitt oppdaget at farveundertrykkelse kan oppnås ved anvendelse av tynnere lag enn de lag som var nødvendige for de tidligere konstruksjoner.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen anvendes to mellomlagskomponenter hvorav hver har en optisk tykkelse tilnærmet lik 1/12 av en synlig bølgelengde av ca. 5000 Å i vakuum. Det første lag, dvs. laget nærmere glasset, har en høy brytningsindeks med tilnærmet samme verdi som det funksjonelle halvlederlag (f.eks. av tinnoxyd). Dette lag som befinner seg nærmest glasset, kan i virkeligheten ut-gjøres av tinnoxyd. Det neste lag mellom det første laq og det funksjonelle halvlederlag har en lav brytningsindeks tilnærmet lik brytningsindeksen for glass (n = 1,5). Den samlede optiske tykkelse for de to lag er således ca. 1/6 av en synlig bølgelengde. "Optisk tykkelse" er tykkelsen av materialet multiplisert med dets brytningsindeks .

De tidligere beskrevne konstruksjoner for farveundertrykkelse krevde et minimum av 1/4 av en synlig bølgelengde, og . enkelte krevde 1/2 eller mer. Den foreliggende kon-struksjon øker således produksjonshastigheten med minst 50%

og minsker•råmaterialforbruket med minst 33%.

Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er brytningsindeksen for laget nærmere glasset vesentlig høyere enn brytningsindeksen for det funksjonelle halvlederlag.

Den samlede optiske tykkelse for de to lag som danner mellomlaget ér daendog mindre enn 1/6 av en synlig bølgelengde.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er brytningsindeksen for laget nærmere det funksjonelle belegg vesentlig lavere enn brytningsindeksen for glasset. Den samlede optiske tykkelse for de to mellomlag er derfor mindre enn 1/6 av en synlig bølgelengde.

Med "vesentlig høyere" og "vesentlig lavere" som anvendt i de ovenstående to avsnitt er ment et avvik fra brytningsindeksen for halvlederbelegget som gjør det praktisk å variere den samlede virkelige tykkelse for belegget i overensstemmelse med de forskjellige brytningsindekser. Således kan f.eks.

"i det vesentlige den samme" brytningsindeks tas som pluss eller minus 0,1 brytningsindeksenheter, mens avvik fra denne norm kan beskrives som vesentlig lavere eller vesentlig høyere.

"Ca.1/6 bølgelengde" definerte en ujevn og varierende sone (best eksemplifisert ved henvisning til Fig. 2) som har en tykkelse vesentlig mindre enn 1/4 bølgelengde. I praksis vil den virkelige tykkelse for mellomlagsbelegget bekvemt

kunne variere fra 30 til 60 nm avhengig av det anvendte system og den aksepterbare farveindeks.

Ifølge en mindre foretrukken utførelsesform har begge

de tynne lag en brytningsindeks mellom brytningsindeksen for glasset og for det funksjonelle belegg. Den optiske tykkelse er i dette tilfelle fremdeles mindre enn 1/4 av en synlig bølgelengde.

Tilnærmede formler for de optiske tykkelser for mellomlagskomponentene er som følger:

Den optiske tykkelse for laget nærmere glasset

er tilnærmet

uttrykt i enheter av en synlig bølgelengde (0,5^um), hvor Fresnel-refleksjonsamplitydene er gitt ved

uttrykt ved brytningsindeksene;

n^ = brytningsindeks for glasset

nx = brytningsindeks for laget nærmere glasset,

n 2 = brytningsindeks for laget nærmere det funksjonelle

halvlederbelegg,

nc = brytningsindeks for det funksjonelle halvlederbelegg.

Disse formler forutsetter at den inverse cosinusfunksjon er uttrykt i grader.

Den optiske tykkelse for laget nærmere det funksjonelle halvlederbelegg er tilnærmet gitt ved ligningen

Tolagstykkelsene som forutsies ved hjelp av disse enkle formler, er bare tilnærmede da de ikke tar hensyn til slike virkninger som optisk dispersjon, overflateruhet, flerreflek-sjoner og den ikke-lineære art av farvevisjon. Numeriske beregninger kan innbefatte disse virkninger og således gi mer realistiske forutsigelser angående de optimale beleggtykkelser. Det kvantitative grunnlag for disse numeriske beregninger er beskrevet i det neste kapitel, og enkelte numeriske resultater er gitt i det påfølgende kapitel.

Et enhetssærpreg for disse forskjellige utførelses-

former er at det for alles vedkommende anvendes et tynt halvlederbelegg anordnet kongruent med et annet belegg som danner et middel for vesentlig å minske irisering ved tilveiebringelse av minst to ytterligere grenseflatedannende midler,

med massen for det annet belegg, for å reflektere og bryte lys på en slik måte at det derved fås en sterk innvirkning på iakttagelsen av eventuelle iriserende farver.

Metoder og antagelser

Det antas å være ønskelig, på grunn av den subjektive

art av farveoppfatning, å fremsette en diskusjon angående metodene og de forutsetninger som er blitt anvendt for å be-dømme den her beskrevne oppfinnelse. Det bør forstås at anvendelsen av mye av den teori som er diskutert nedenfor, er retrospektiv på grunn av at informasjonen nødvendigvis er fremkommet i efterhånd, dvs. av en person med kjennskap til den her beskrevne oppfinnelse.

For å kunne gjøre en egnet kvantitativ bedømmelse av forskjellige mulige konstruksjoner som undertrykker iriserende farver, ble intensitetene av slike farver beregnet under anvendelse av optiske data og farveoppfatningsdata. I denne diskusjon antas filmlagene å være plane med jevn tykkelse og jevn brytningsindeks i hvert lag. Brytningsindeksvariasjonene antas å skje brått på plangrenseflåtene mellom tilstøtende filmlag. Virkelige brytningsindekser anvendes som svarer til neglisjerbare absorpsjonstap i lagene. Refleksjonskoeffisientene er bedømt for normalt innfallende plane lysbølger.

Under de ovennevnte forutsetninger beregnes amplitydene

for refleksjon og transmisjon fra hver grenseflate ut fra Fresnels formler. Derefter summeres disse amplityder under hensyntagen til faseforskjellene produsert ved forplantning gjennom de relevante lag. Disse resultater har vist seg å

være ekvivalente med resultatene ifølge Airy-formlene (se f.eks. Optics of Thin Films, av F. Knittl, Wiley and Sons,

New York, 1976) for flerrefleksjon og interferens i tynne filmer når disse formler anvendes for de samme tilfeller som er blitt tatt i betraktning ifølge oppfinnelsen.

Den beregnede intensitet for reflektert lys er blitt iakttatt å variere med bølgelengden og forsterkes således for visse farvers vedkommende mer enn for andre farvers vedkommende. For å beregne den reflekterte farve slik den ses av en iakttager, er det ønskelig først å spesifisere spektralfordelingen for det innfallende lys. For dette formål kan

the "International Commission on Illumination Standard Illuminant C" anvendes som tilnærmet gir en belysning svar-ende til normalt dagslys. Spektralfordelingen for det reflekterte lys er produktet av den beregnede refleksjonskoeffisient og spektrumet for Illuminant C. Farvetonen og-farvemetningen slik den ses reflektert av et menneske, blir derefter beregnet ut fra dette reflekterte spektrum under anvendelse av jevne farveskalaer, som slike som er kjent innen den angjeldende teknikk. En nyttig skala er den som er beskrevet av Hunter i Food Technology, Vol. 21, s. 100-105, 1967. Denne skala er blitt anvendt ved utledning av det forhold som nu skal beskrives.

Resultatene av beregningene, for hver kombinasjon av brytningsindekser og tykkelser for lagene, er et tallpar, dvs. "a" og "b". "a" representerer rød (dersom positiv) eller grønn (dersom negativ) farvetone, mens "b" beskriver en gul (dersom positiv) eller blå (dersom negativ) farvetone. Disse farvetoneresultater er nyttige for å kontrollere beregningene mot de iakttagbare farver for prøver omfattende prøvene ifølge oppfinnelsen. Et enkelt tall "c" representerer "farvemetningen": c = (a 2 + b 2 ) 1/2. Denne farvemetningsindeks "c" står i direkte forhold til øyets evne til å oppdage de be-sværlige iriserende farvetoner. Når metningsindeksen er under en viss verdi, er en person ikke istand til å se noen farve i det reflekterte lys. Den tallmessige verdi for denne terskel-metning for iakttagbarhet er avhengig av den spesielt anvendte jevne farveskala og av iakttagelsesbetingelsene og belysnings-nivået (se f.eks. R.S. Hunter, The Measurement of Appearance, Wiley and Sons, New York, 1975, for en nylig oversikt over numeriske farveskalaer).

For å kunne opprette et grunnlag for sammenligning

mellom konstruksjoner ble en første serie med beregninger utført for å simulere et enkelt lag på glass. Brytningsindeksen for halvlederlaget ble satt til 2,0 som er en verdi som tilnærmet tilsvarer brytningsindeksen for tinnoxyd-

eller indiumoxydfilmer som begge vil kunne være funksjonelle halvlederfilmer for anvendelse ifølge oppfinnelsen. Verdien 1,52 ble anvendt for glassubstratet, og dette er en verdi som er typisk for kommersielt vindusglass. De beregnede farvemetningsverdier er avsatt på Fig. 1 som en funksjon av halvlederfilmens tykkelse. Farvemetningen viste seg å være høy for refleksjoner fra filmer innen tykkelsesområdet 0,1-0,5^um. For filmer som er tykkere enn 0,5^um, avtar farvemetningen med økende tykkelse. Disse resultater er i overensstemmelse med kvalitative iakttagelser av virkelige filmer.

De fremherskende oscilleringer skyldes øyets varierende ømfintlighet overfor forskjellige spektralbølgelengder. Hver av toppene svarer til en spesielle farve, som merket på kurven (R = rød, Y = gul, G = grønn, B = blå).

Ved anvendelse av disse resultater ble den minste iakttagbare verdi for farvemetning bestemt ved hjelp av det følgende forsøk: tinnoxydfilmer med kontinuerlig varierende tykkelse, opp til ca. l,5yUm, ble avsatt på glassplater ved oxydasjon av tetramethyltinndamp. Tykkelsesprofilen ble bestemt ved en temperaturvariasjon fra 450°C til 500°C over glassets overflate. Tykkelsesprofilen ble derefter målt ved å iaktta interferensfrynsene under monokromatisk lys. Da filmene ble iakttatt under diffust dagslys, viste de interferensfarver i de korrekte posisjoner vist på Fig. 1. De porsjoner av filmene som hadde tykkelser over 0,85yum, viste ingen iakttagbare interferensfarver i diffust dagslys. Den grønne topp som ble beregnet å ligge ved en tykkelse av 0,88^um, kunne ikke ses. Iakttagbarhetsterskelen er derfor over 8 av disse farveenheter. Likeledes kunne den beregnede blåe topp ved 0,0 3yUm ikke ses, slik at terskelen er over 11 farveenheter, den beregnede verdi for denne topp. En svakt rød topp ved 0,81yum kunne imidlertid ses under gode iakttagelsesbetingelser, f.eks. ved anvendelse av en bakgrunn av sort fløyel og uten at farvede gjenstander ble reflektert i synsfeltet, slik at terskelen er under de 13 farvenheter som ble beregnet for denne farve. Det kan ut fra disse undersøkelser konkluderes med at iakttagbarhetsterskelen for reflektert farve er mellom 11 og 13 farveenheter ifølge denne skala, og det er derfor ifølge oppfinnelsen blitt satt en verdi på 12 enheter for å repre-sentere iakttagbarhetsterskelen for reflektert farve under dagslysiakttagelsesbetingelser. Med andre ord gir en metning på over 12 enheter seg tilkjenne som en synbart farvet irisering, mens en farvemetning på under 12 enheter ses som en nøytral farve.

Det antas at det ikke vil være vesentlige innvendinger mot markedsføring av produkter med farvemetningsverdier av 13 eller derunder. Det er imidlertid langt å foretrekke at verdien er 12 eller derunder, og, som mer detaljert beskrevet nedenfor, synes det ikke å være noen praktisk grunn til at-

de mest fordelaktige produkter ifølge oppfinnelsen, f.eks.

de som er særpreget ved fullstendig farvefrie overflater,

dvs. under ca. 8, ikke skulle kunne fremstilles økonomisk. Farvemetningsverdier under 5 kan i virkeligheten erholdes ved utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

En verdi av 12 eller derunder antyder en refleksjon som ikke forvrenger farven for en reflektert avbildning på iakttag-bar måte. Denne terskelverdi på 12 enheter tas som en kvantitativ standard med hvilken suksess eller svikt for forskjellige flerlagskonstruksjoner kan sammenlignes hva gjelder å undertrykke de iriserende farver.

Egnede materialer

Et vidt område av gjennomsiktige materialer kan velges for fremstilling av produkter som tilfredsstiller de ovennevnte betingelser, ved at de danner antiiriserende underbe-legglag. Forskjellige metalloxyder og -nitrider og blandinger derav har de korrekte optiske egenskaper for gjennomsiktbar-het og brytningsindeks. I tabell A er en del materialer angitt som har høyere brytningsindekser som er egnede for dannelse av mellomlaget nærmere glasset. I tabell B er enkelte materialer angitt som har lave brytningsindekser som er egnede for dannelse av mellomlaget nærmere det funksjonelle halvlederbelegg. Filmbrytningsindeksene varierer noe med avsetnings-metoden og de anvendte betingelser.

Numeriske beregninger av farveundertrykkelse

Et eksempel på intensiteten av reflekterte farver som funksjon av samlet mellomlagstykkelse, og av tykkelse for funksjonelt tinnoxyd, er gjengitt på Fig. 2. Den samlede mellomlagstykkelse er angitt nedenfor et punkt på Fig. 2,

og tykkelsen for det funksjonelle tinnoxyd er angitt til venstre for dette punkt. Dersom farvemetningsindeksen er større enn 12, vil hvitt lys, efter refleksjon, få den farve som er angitt ved bokstavkoden (R = rød, Y = gul, G <=> grønn

og B = blå). Dersom farvemetningsindeksen er 12 eller derunder, er det belagte glass farveløst i den forstand at hvitt lys reflektert fra overflaten fremdeles vil fremstå som hvitt. Ingen bokstavkode er vist på Fig. 2 for disse kom-binasjoner av tykkelser for hvilke den iriserende farve frem-gangsrikt blir undertrykket. Det spesielle farvekart ifølge

Fig. 2 ble beregnet under den antagelse at mellomlaget nærmere glasset har en brytningsindeks av 2,0 og at mellomlaget lenger bort fra glasset har en brytningsindeks av 1,45, og at den optiske tykkelse for de to lag holder seg innen forholdet 0,89:1,0 efterhvert som den samlede mellomlagstykkelse varieres over figuren. (Et slørethetshemmende lag med brytningsindeks 1,45 antas også å bli først avsatt på glasset, med en optimal tykkelse av 0,14 i forhold til det samlede mellomlag. Dette slørethetshemmende lag utøver imidlertid bare en liten virkning på farveundertrykkelseskonstruksjonen da dets brytningsindeks befinner seg så nær brytningsindeksen for underlags-glasset. Tykkelsen av dette slørethetshemmende lag er in-kludert i den samlede mellomlagstykkelse på Fig. 2).

Ut fra dette farvekart på Fig. 2 kan det konkluderes

med f.eks. at et funksjonelt tinnoxydbelegg med en tykkelse av 0,2^um kan gjøres farveløst ved å anvende en samlet mellomlagstykkelse mellom 0,034 og 0,055^um. For et funksjonelt tinnoxydbelegg med en tykkelse av 0,3^um kan på lignende måte effektive mellomlag ha en tykkelse som varierer fra 0,050

til 0,064^,um. For et tinnoxydbelegg med en tykkelse av 0,4^,um gir det videre område av 0,034-0,068^um for mellomlags-tykkelsen farveundertrykkelse. Et hvilket som helst mellomlag med en tykkelse mellom 0,050 og 0,055^um undertrykker farven for alle tykkelser av det funksjonelle tinnoxydlag på over 0,14^um.

Fremgangsmåte ved dannelse ay filmer

Alle disse filmer kan dannes ved samtidig vakuumfordampning av de egnede materialer av en egnet blanding. For å belegge store områder, som vindusglass, er det mer bekvemt og mindre kostbart å foreta kjemisk dampavsetning (KDA) ved normalt atmosfæretrykk. KDA-metoden krever imidlertid egnede flyktige forbindelser for dannelse av hvert materiale. De mest bekvemme utgangsmaterialer for KDA-metoden er gasser ved værelsetemperatur. Silicium og germanium kan avsettes ved KDA fra gasser, som silan, SiH^, dimethylsilan (CH^) 2S;"-H2'

og german (GeH^) . Væsker som er tilstrekkelig flyktige ved værelsetemperatur, er nesten like bekvemme å anvende som gasser. Tetramethyltinn er et slikt utgangsmateriale for KDA av tinnforbindelser, mens (C2H5^2SiH2 og sicl4 er flyktige flytende utgangsmaterialer for silicium. På lignende måte utgjør trimethylaluminium og dimethylsink og deres høyere alkylhomologer flyktige utgangsmaterialer for disse metaller. Mindre bekvemme, men fremdeles anvendbare, utgangsmaterialer for KDA er faste stoffer eller væsker som er flyktige ved en viss temperatur over værelsetemperatur,

men fremdeles under den temperatur ved hvilken de reagerer under avsetning av filmer. Eksempler på denne sistnevnte type er acetylacetonatene av aluminium, gallium, indium eller sink (også kalt 2,4-pentandionater), aluminiumalkoxyder, som aluminiumisopropoxyd eller alumiumethylat, eller sink-propionat. For magnesium kjennes ingen bekvemme forbindelser som er flyktige under avsetningstemperaturen, slik at det antas at KDA-prosesser ikke vil kunne anvendes for fremstilling av magnesiumfluoridfilmer.

Typiske betingelser under hvilke metalloxydfilmer frem-gangsrikt er blitt dannet ved kjemisk dampavsetning, er opp-summert i tabell C. Organometalldampen er typisk tilstede i en mengde av ca. 1 voluml i luft. De på denne måte dannede filmer viste god vedheftning såvel til glassubstratet som til påfølgende avsatte lag av tinnoxyd eller indiumoxyd. Brytningsindeksene for filmene kan enkelt måles ved å ta de synlige refleksjonsspektra som funskjon av bølgelengden. Posisjonene og høydene for maksimumsverdiene og minimumsverdiene for den reflekterte intensitet kan derefter settes i forbindelse med den avsatte films brytningsindeks.

Metodene for belegning av varmt glass med dette uorgan-iske belegg er beskrevet i US patentskrifter 4187336 og 4265974. De belegg, som ble påført ved de der beskrevne fremgangsmåter, kan påføres ved anvendelse av de samme metoder, bortsett fra nødvendigheten av å regulere belegningstidene for å oppnå de her anvendte forholdsvis tynne belegg.

Slørethetsproblemet

Da disse samme avsetningsmetoder ble forsøkt i forbindelse med vanlig vindusglass ("soda-kalk"- eller "bløtt" glass), viste en rekke av de erholdte belegg betraktelig slørethet eller lysspredning. Når det lag som først avsettes på bløtt glass er amorft og består av Si02, Si3N4 eller Ge02 eller blandinger derav, er belegget fritt for slørethet uansett hva de påfølgende lag er. A^O^ gir også klare belegg forutsatt at det avsettes i amorf tilstand, med fordel under en temperatur av ca. 550°C. Dersom det opprinnelige lag inneholder store forholdsvise mengder av Ga,^/ ZnO, Ir^O^ eller SnC^er dannelse av slørethet sannsynlig.

Det første antiiriserende lag som skal avsettes på en vindusglassoverflate, har fordelaktig en amorf snarere enn en krystallinsk struktur. Derefter kan avsatte lag være polykrystallinske uten at slørethet forårsakes.

Illustrerende eksempler på oppfinnelsen

Med de meget tynne belegg ifølge oppfinnela^n er det vanskelig å oppnå presise plane avskjæringer av de forskjellige mellomlagskomponenter. Ved en rekke utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er det erholdte belegg derfor svært likt et trinnvis belegg eller gradientbelegg hvor kon-sentrasjonen ved høyere brytningsindeks befinner seg nærmere glasset. Ifølge oppfinnelsen kan derfor slike gradient-mellomlagssystemer eller trinnsvise mellomlagsystemer, dvs. de motsatte (hva gjelder brytningsindeksgradient) av dem som er beskrevet i US patentskrifter 4187336 og 4206252, betraktes som mekaniske og optiske ekvivalenter til de to-mellomlags-komponentsystemer som her er beskrevet. Siliciumdioxyd-siliconterminologien i de nedenstående eksempler er anvendt for å beskrive enkelte tynne lag bare fordi analyser ved hjelp av ESCA (elektronspredning for kjemiske analyser)-metoder og Auger-analysemetoder viser nær-vær av carbon i belegget. Dette indikerer at enkelte av silicium-carbonbindingene som antas å være tilstede under be-legningsprosessen, forblir i belegget. Nærværet av carbon antas imidlertid ikke å være funksjonelt viktig. Et silicium-dioxydbelegg med den riktige brytningsindeks og tykkelse ut-gjør den optiske og mekaniske ekvivalent til de belegg som her er beskrevet som siliciumdioxyd-siliconbelegg.

Det bør også noteres at den fluorholdige gass som anvendes ved dannelsen av tinnoxydmellomlagsbelegget, ikke anvendes for å bidra med elektrisk ledningsevne for dette belegg fordi denne funksjon som regel ikke er nødvendig for den hovedsakelige arkitektoniske anvendelse som produktet er beregnet for. Det har ikke desto mindre vist seg at avsetningshastigheten av tinnoxydet er vesentlig høyere når gassen av Freon-typen anvendes.

Beskrivelse av tegningene

Av tegningene viser

Fig. 1 et diagram over variasjonen i beregnet farvein-tensitet for forskjellige farver med halvlederfilmens tykkelse, Fig. 2 grafisk den iriserende egenskap, eller mangel på denne, for forskjellige beleggtykkelser av tinnoxyd (som mellomlag nærmere glasset) i et system som det som er beskrevet i eksempel 2, og

Fig. 3 et vindu 36 laget av en halvlederfilm 26, et

glass 22 og to mellombelegg, som følger: et belegg 30 med en tykkelse av 0,018^um og en brytningsindeks av 2,0. Et belegg 3 2 med en tykkelse av ca. 0,028yum og en lav brytningsindeks av ca. 1,45. Belegget 3 0 er dannet av hvilke som helst av materialene angitt i tabell A, mens belegget 32 er dannet av hvilke som helst av materialene angitt i tabell B.

Eksempel 1

Pyrexglass ble belagt med de følgende lag ved å oppvarme glasset (brytningsindeks ca. 1,47) til ca. 600°C og ved å

lede reaktantgassblandinger over glasset:

a) Et tinnoxydlag med en tykkelse av ca. 18 nm ble avsatt ved anvendelse av en blanding inneholdende 1,5% tetramethyltinn, 3,0% bromtrifluormethan og resten tørr luft, i ca. 1 sekund. b) Derefter ble et lag av en siliciumdioxyd-silicon-blanding (brytningsindeks ca. 1,45) med en tykkelse av ca. 28 nm avsatt ved anvendelse av en gassblanding inneholdende 0,4% tetramethyldisilan og resten tørr luft, i ca. 5 sekunder.

c) Til slutt ble et fluordopet tinnoxydlag med en tykkelse av ca. 200 nm avsatt ved anvendelse av den samme gassblanding som ved avsetningen a), men ved en eksponerings-

tid av ca. 10 sekunder.

Den således fremstilte prøve har et i det vesentlige farveløst utseende i reflektert og transmittert lys.

Eksempel 2

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 utføres for en prøve av soda-kalkflyteglass, med det ytterligere trinn at glasset først belegges med et tynt lag (tykkelse ca. 10 nm) av et siliciumdioxyd-tetramethyldisilan i luft, i ca. 1 sekund. Resultater lignende resultatene ifølge eksempel 1 fås. Når dette første beskyttende lag sløyfes, har soda-kalkglassprøver belagt som beskrevet i eksempel 1, et sløret utseende.

Fig. 2 antyder dessuten hvorledes variasjoner i tinn-oxydets tykkelse vil påvirke mellomlagets optiske oppførsel. Den profiltype som er vist på Fig. 2 er typisk for mellomlags-systemer ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Eksempler 3 og 4

Titandioxyd (brytningsindeks ca. 2,5) anvendes istedenfor tinnoxydmellombelegget ifølge eksemplene 1 og 2. Avset-ningen a) erstattes med det følgende: a) Et lag av titandioxyd med en tykkelse av ca. 8 nm avsettes fra en gassblanding inneholdende 0,2% titaniso-propoxyddamp i tørr nitrogenbærergass, i 5 sekunder.

Resultater for eksemplene 3 og 4 ekvivalent med resultatene for hhv. eksemplene 1 og 2 ble erholdt.

E ksempel 5

Siliciumnitrid (brytningsindeks ca. 2,0) anvendes istedenfor tinnoxydmellombelegget ifølge eksempel 1. Avsetningen a) erstattes med det følgende:

a) Et lag av siliciumnitrid med en tykkelse av ca.

18 nm avsettes fra en gassblanding inneholdende 0,2% silan,

1,5% hydrazin og resten nitrogen, i ca. 20 sekunder.

Denne metode gjentas under anvendelse av soda-kalkglass.

Et slørethetsfritt utseende fås selv uten et beskyttende siliciumdioxyd-siliconlag.

Claims

1. Ikke-iriserende, gjennomsiktig plateprodukt av den type som omfatter

a) et gjennomsiktig substrat, b) et infrarødt-reflekterende belegg og c) et iriseringsundertrykkende mellomlag mellom substratet og det infrarødt-reflekterende belegg, karakterisert ved at mellomlaget c) består av 1) en første mellomlagskomponent av et materiale med forholdsvis høy brytningsindeks nærmere substratet, og 2) en annen mellomlagskomponent av et materiale med forholdsvis lav brytningsindeks og anordnet over materialet med forholdsvis høy brytningsindeks, idet de kombinerte mellomlagskomponenter har en samlet optisk tykkelse av ca.1/6 av en til arunn for konstruksjonen liggende bølgelengde på 500 nm.

2. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at det infrarødt-reflekterende belegg og den første mellomlagskomponent har tilnærmet den samme brytningsindeks.

3. Produkt ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det infrarødt-reflekterende belegg^og den første mellomlagskomponent begge utgjøres av belegg på tinnoxydbasis.

4. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at den første mellomlagskomponent har en brytningsindeks som er vesentlig høyere enn brytningsindeksen for det infrarødt-reflekterende belegg.

5. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at den første mellomlagskomponent har en brytningsindeks som er vesentlig lavere enn brytningsindeksen for det infrarødt-reflekterende belegg.

6. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at mellomlagskomponentene har brytningsindekser som ligger mellom brytningsindeksen for substratet og brytningsindeksen for det infrarødt-reflekterende belegg.

7. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at den optiske tykkelse d, for mellomlagskomponenten nærmere substratet er tilnærmet hvor den optiske tykkelse d^ for mellomlaget nærmere det infrarødt-reflekterende laq er tilnærmet for en stanaardbøj_gelengde pa 500 nm, og hvor hvor n brytningsindeksen for substratet n1 = brytningsindeksen for mellomlaget nærmere sub stratet n2 = brytningsindeksen for mellomlaget nærmere det funksjonelle halvlederbelegg, og nc = brytningsindeksen for det infrarødt-reflekterende belegg.

8. Produkt ifølge krav 1-7, karakterisert ved at brytningsindeksene og de optiske tykkelser for substratet, mellomlagskomponentene og det infrarødt-reflekterende belegg er valgt slik at det fås en farvemetningsverdi under 12.

9. Produkt ifølge krav 1-8, karakterisert ved at brytningsindeksene og de optiske tykkelser for substratet, mellomlagskomponentene og det infrarødt-reflekterende belegg er valgt slik at det fås en f arvemetningsverdi under 8.

10. Produkt ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det er fritt for enhver metallisk komponent eller farvet komponent som hovedsakelig virker slik at den absorberer synlig lys.

11. Produkt ifølge krav 1-10, karakterisert ved at belegget b) er et elektrisk ledende belegg.

12. Fremgangsmåte ved fremstilling av et ikke-iriserende, gjennomsiktig produkt av den type som omfatter a) et gjennomsiktig substrat, b) et infrarødt-reflekterende belegg på dette og c) et iriseringsundertrykkende mellomlag mellom sub stratet og det infrarødt-reflekterende belegg, karakterisert ved at mellomlaget c) dannes ved 1) nærmere substratet å påføre et belegg av en første mellomlagskomponent av et materiale med en forholdsvis høy brytningsindeks, 2) over materialet med forholdsvis høy brytningsindeks å påføre et belegg av en annen mellomlagskomponent av et materiale med en forholdsvis lav brytningsindeks og 3) å avslutte påføringen av hver mellomlagskomponent ved en slik tykkelse at de kombinerte mellomlagskomponenter danner det iriseringsundertrykkende mellomlag og slik at den samlede optiske tykkelse for mellomlagskomponentene er ca. 1/6 av en til grunn for konstruksjonen liggende bølge-lengde på 500 nm.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12 for avsetning av belegget b) i form av tinnoxyd med en maksimal tykkelse av 1/6 av en bølgelengde, karakterisert ved at en mengde av fluorid-holdig gass, fortrinnsvis en bromfluormethanforbindelse, tilsettes til en belegningsblanding inneholdende et organo-tinn og oxygen som et middel for å øke avsetningshastigheten av tinnoxydet.