SE434634B - Foremal innefattande minst en transparent, icke-iriserande glasskiva, forfarande for dess framstellning samt anvendning av detsamma i en byggnad - Google Patents

Description

" ten 3.710.074). 7810974- 1 2 I vissa fall, dvs. när glaset har mycket_mörk färgton (enem- pelvis med en ljustransmissionsförmâga av mindre än ca 25 %), döljes denna irisering och kan tolereras. För de flesta tillämpningar till väggar och fönster för byggnader är den irisering som normalt är förenad med beläggningar med en ltjocklek av mindre än ca O,75Åpm estetiskt oacceptabel för många betraktare (se exempelvis den amerikanska patentskrif- _ V Ringa eller icke någon framgång har uppnåttsc med att väsentligen minska eller eliminera den oönskade och synliga iriseringen i klara, blågröna och lätt färgade glas.

Iriseringsfärger är ett mycket allmänt fenomen hos trans- parenta filmer med en-tjocklek varierande från ca 0,1 till l;un, i synnerhet vid tjocklekar under ca 0,85/un. Dessvärre är det särskilt detta tjockleksområde som är av praktisk betydelse för de flesta kommersiella tillämpningar. Halv- ledarbeläggningar tunnare än ca 0,l;an uppvisar icke inter-. ferensfärger, men sådana tunna beläggningar har en markant sämre reflexionsförmåga för infrarött.ljus och en markant minskad elektrisk ledningsförmåga. _,Éeläggningar med större tjocklek än ca l;un uppvisar icke -heller synlig irisering vid dagsljusbelysning, men belägg- ningar med så stor tjocklek är mycket dyrbarare att till- verka, eftersom större mängder beläggningsmaterial erfordras och eftersom den för avsättning av beläggningen erforderliga tidrymden är i motsvarande mån längre.d Vidare har filmer med en tjocklek överstigande l;¿m en benägenhet att uppvisa grumlighet, vilket beror på ljusspridning från ytoregelbunden- heter, som blir större på en sådan film. Sådana filmer upp- visar även större benägenhet till sprickning under värme- spänningar, på grund av värmeutvidgningsskillnader.

På grund av dessa tekniska och ekonomiska begränsningar inne- fattar så gott som all tidigare kommersiell produktion av sådana belagda glasföremâl filmer med en tjocklek inom om- rådet ca 0,1 till 0,3/un, som uppvisar uttalade iriserings- ffärger; Hittills har så gott som ingen användning av sådant 1a1o9v4-1 3 belagt glas för byggnadsändamål förekommit, trots att det skulle vara kostnadsbesparande genom energibesparing att göra detta. Sålunda kan exempelvis värmeförlusterna genom infra- röd strålning genom glasområden i en upphettad byggnad uppgå till ca hälften av värmeförlusterna genom icke belagda fönster.

Närvaron av iriseringsfärger på dessa belagda glasprodukter är ett huvudsakligt skäl för att man icke använder sådana be- läggningar.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma medel för att eliminera den synliga iriseringen från halv- ledande tunna filmbeläggningar på glas med bibehållande av dessas önskvärda egenskaper beträffande transparens för syn- ligt ljus, reflexion av infraröd strålning samt elektrisk _ ledningsförmåga.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma de i det föregående angivna resultaten utan att man ökar kostnaderna för framställningen i väsentlig grad jämfört med kostnaderna för användning av vanliga iriserande filmer.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma de i det föregående angivna resultaten med ett förfarande, som är kon- tinuerligt och fullt kombinerbart med moderna framställnings- processer som användes i glasindustrin.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma samtliga de i det föregående angivna resultaten med produkter som har hög beständighet och är stabila mot ljus, kemikalier och mekanisk nötning.

Ett annat ändamål är att åstadkomma samtliga de i det före- gående angivna resultaten med användning av material, som är tillräckligt lättillgängliga för att tillåta vittomfattande användning.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en ny dubbelglasad konstruktion innefattande en ultratunn, infra- :fil L 1810974-1 4 . rödreflekterande substans, varvid denna struktur är fri från _störande irisering.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en glas- konstruktion innefattande en föreningsheläggning, varvid en ytterbeläggning är utförd av en infrarödreflekterande yta med en tjocklek av ca 0,7_ßm.eller mindre, varvid en innerbelägg- ning utgör ett medel för att (a) minska grumlingen pâ det belagda glaset och samtidigt samt oberoende därav (b) minska iriseringen hos glasstrukturen med hjälp av koherent tillsats av reflekterat ljus.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en glasstruktur med de i det föregående angivna icke-iriserande egenskaperna, varvid denna struktur utmärkes av en stegvis eller gradvis förändring av beläggningens sammansättning mellan glaset och luften.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen framgår för fackman- nen med ledning av uppgifterna i beskrivningen.

En aspekt av uppfinningen utnyttjar bildningen av ett eller fler skikt av transparent material mellan glaset och den halv- ledande filmen. Dessa skikt har brytningsindexvärden som ligger mellan värdet för glas och värdet för den halvledande filmen. Med lämpliga val av tjocklek och brytningsindexvärden har det visat sig att iriseringsfärgerna kan bringas att bli alltför svaga för att kunna iakttagas av de flesta människor, och med säkerhet alltför svaga för att störa en omfattande kommersiell användning även till byggnadsändamål. Lämpliga material för dessa mellanskikt anges även liksom ett för- farande för framställning av dessa skikt.

En annan ny metod som beskrives är_sammanföring av två glas- ytor med beläggningar anordnade på ett inbördes avstånd om 0,25 gånger en synlig våglängd ifråga om tjocklek (exempelvis ca-0,07,ßm när tennoridbeläggningar användes) och anordnade parallellt med varandra, så att ljus som skulle bilda irise- 7810974-1 5 ringsfärger adderas inkoherent och eventuella icke önskade iriseringseffekter minskas effektivt under tröskelvärdet för estetiska anmärkningar.

Exempel på uppfinningen innefattar ett dubbelglasat fönster med en beläggning på varje glasskiva eller på en enda av glas- skivorna med en beläggning på vardera glasytan.

En samordnande aspekt hos dessa olika utföringsformer är att de samtliga utnyttjar en tunn halvledarbeläggning anordnad kongruent med en andra beläggning, som utgör ett medel för att väsentligen minska iriseringen genom att erbjuda minst tvâ ytterligare gränsytbildande medel, tillsammans med massan i den andra beläggningen, för reflexion och brytning av ljus på sådant sätt, att det markant motverkar observering av iriserande färger.

Med hänsyn till den subjektiva arten av färgperception är det önskvärt att diskutera metoder och antaganden, som använts för värdering av föreliggande uppfinning. Det bör observeras att tillämpningen av en stor del av de teoretiska diskussio- nerna i det följande är av retrospektiv art, eftersom denna diskussion oundvikligen baseras pâ kännedom om föreliggande uppfinning.

För att möjliggöra en lämplig kvantitativ värdering av de olika tänkbara konstruktioner som motverkar iriseringsfärger, beräknades intensiteten av dessa färger med användning av optiska data och färgperceptionsdata. Vid denna diskussion antages filmskikt vara plana med likformig tjocklek och lik- formigt brytningsindex i varje skikt. Förändringarna av brytningsindex antages vara abrupta vid de plana gränsytorna mellan intill varandra belägna filmskikt. Verkliga brytnings- indexvärden användes motsvarande försumbara absorptionsför- luster i skikten. Reflexionskoefficienterna anges för normalt infallande plana vågor av opolariserat ljus. i I Med utnyttjande av dessa antaganden beräknas amplituderna för 78109714-1 6 reflexion och transmission från varje gränsyta med Fresnelsy formel. Därefter summeras dessa amplituder med beaktande av de fasskillnader som erhålles genom fortplantning genom skikten ifråga. Dessa resultat har visat sig vara ekvivalenta med Airy-formeln (se exempelvis Optics of Thin Films av F. Knittl, Wiley and Sons, New York, 1976) för multipel_ reflexion och interferens i tunna filmer, när dessa formler tillämpas på samma fall som behandlas enligt uppfinningen.

Den beräknade intensiteten av reflekterat ljus har observerats variera med våglängden och förstärkes sålunda för vissa färger mer än för andra. För beräkning av den reflekterade färg som ses av en iakttagare, är det önskvärt att först specificera spektralfördelningen av det infallande ljuset. För detta ändamål kan man använda "International Commission on *Illumination Standard Illuminant C", som approximerar normal dagsljusbelysning. Spektralfördelningen hos det reflekterade ljuset är produkten av den beräknade reflexionskoefficienten och spektrum för Illuminant C. Färgton och färgmättnad som ses vid reflexion av en mänsklig iakttagare beräknas därefter av detta reflekterade spektrum med användning av de likfor- miga färgskalorna, vilka är kända för fackmannen. .En använd- bar skala är den som anges av Hunter i_Food Technology, volym 21, sid. 100-105, l967. Denna skala har använts för beräkning av det samband som anges i föreliggande beskrivning.

Resultaten av beräkningarna för varje kombination av bryt- ningsindex och tjocklek hos skikten är ett par tal, dvs. "a" ' och "b".* "a" representerar röd (om värdet är positivt) eller grön (om värdet är negativt) färgton, under det att "b" beskriver en gul (om-värdet är positivt) eller blå (om värdet 'är negativt) färgton. Dessa färgtonsresultat-är användbara för kontroll av beräkningarna gentemot de iakttagbara färgerna hos prover, däribland sådana enligt uppfinningen. Ett enda 2)l/2. Detta färgmättnadsindex, "c", är direkt relaterat till ögats förmåga tal, "c", representerar “färgmättnadenfz c=(a2+b att iakttaga de besvärliga iriseringsfärgtonerna. När mätt- nadsindex understiger ett visst värde, kan man icke se någon 7810974-1 7 färg i det reflekterade ljuset. Det numeriska värdet för denna tröskelmättnad för observerbarhet beror på den speciella likformiga färgskala som användes och på observationsbetingel- serna samt belysningsnivån (se exempelvis R.S. Hunter, The Measurement of Appearance, Wiley and Sons, New York, 1975, beträffande en sen översikt över numeriska färgskalor).- För att fastställa en basis för jämförelse av strukturer genomföres en första serie beräkningar för att efterlikna ett enkelt halvledarskikt på glas. Brytningsindex för halvledar- skiktet sattes till 2,0, vilket är ett värde som approximerar tennoxid, indiumoxid eller kadmiumstannatfilmer. Värdet 1,52 användes för glassubstratet och detta är ett värde som är typiskt för kommersiellt fönsterglas. De beräknade färg- mättnadsvärdena anges i figur l såsom en funktion av den halv- ledande filmens tjocklek. Färgmättnaden visar sig vara hög för reflexioner från filmer med tjocklek varierande från 0,1 till O,5,um. För filmer tjockare än 0,5 pm minskar färg- mättnaden med ökande tjocklek. Dessa resultat står i överens- stämmelse med kvalitativa observationer på verkliga filmer.

De tydliga oskillationerna beror på ögats varierande känslig- het för olika spektrala våglängder. Var och en av topparna motsvarar en viss färg, såsom anges på kurvan (R=rött, Y=gult, G=grönt, B=blâtt).

Med användning av dessa resultat fastställdes minsta obser- verbara värdet för färgmättnad med följande experiment: Tenn- oxidfilmer med kontinuerligt varierande tjocklek, upp till ca 1,5 pm, avsattes på glasplåtar genom oxidation av tetra- metyltennånga. Tjockleksprofilen åstadkoms genom en tempe- raturvariation från ca 450 till 500°C tvärs över glasytan.

Tjockleksprofilen uppmättes därefter genom observation av interferensfransarna under monokromatiskt ljus. Vid betrak- tande i diffust dagsljus uppvisade filmerna interferensfärger vid de korrekta positioner som visas på figur 1. De delar av filmerna som hade en tjocklek överstigande O,85,flm.uppvisade icke några iakttagbara interferensfärger i diffust dagsljus.

Den gröna topp som beräknades ligga vid en tjocklek av O,88;un 7810974-1 8 kunde icke ses, Tröskeln för observerbarhet antages.därför överstiga 8 för dessa färgenheter. På liknande sätt kunde det beräknade blå toppvärdet vid 0,03 fan icke ses, varför 1 tröskeln är över ll färgenheter, det beräknade värdet för denna topp._ En svag röd topp vid O,8l,um kunde emellertid ses under goda observationsbetingelser, exempelvis med användning av en bakgrund av svart sammet och utan färgade föremål i synfältet som reflekterades, varför tröskeln är under 13 färg- enheter beräknad för denna färg. Av dessa undersökningar kan man sluta sig till att tröskeln för observation av reflekterad färg är mellan ll och 13 färgenheter på denna skala, varför värdet 12 enheter antagits representera tröskeln för obser- verbarhet av reflekterad färg under betingelser vid iakt- tagelse i dagsljus.- Detta innebär att en färgmättnad av mer än l2 enheter uppträder såsom en synlig färgad irisering, under det att en färgmättnad av mindre än 12 enheter före¥ faller neutral.

Det kan antagas att ringa motstånd förefinnes mot kommersiell användning av produkter med färgmättnadsvärden 13 eller lägre.

Det är emellertid i hög grad lämpligt att värdet är 12 eller lägre, och såsom framgår utförligare av det följande synes det icke finnas något praktiskt skäl varför de mest fördelaktiga produkterna enligt uppfinningen, exempelvis de som utmärkes av helt färgfria ytor, dvs. under 8, icke skulle kunna till- verkas ekonomiskt. _ Ett värde av 12 eller lägre visar en reflexion, som icke stör eller förvränger färgen hos en reflekterad bild på ett iakt- tagbart sätt. Detta tröskelvärde 12 enheter antages utgöra en kvantitativ standard, med vilken man kan värdera använd- barheten eller bristande användbarhet hos olika flerskikts- konstruktioner vad beträffar undertryckandet av iriserings- ,färger.

Beläggningar med en tjocklek av O,85;1m eller mer uppvisar färgmättnadsvärden lägre än denna tröskel 12, såsom framgår av figur l. Försök som anges i exempel 15 bekräftar att dessa _.. ...__ ...___ -.-___ _ __... ... l?aio974-1 9 tjockare beläggningar icke uppvisar störande iriseringsfärger vid dagsljusbelysning.

I det följande anges användning av ett enkelt skikt mellan glas och halvledare.

En utföringsform av uppfinningen innefattar användning av en enkel underbeläggning för att undvika reflekterad färgmättnad.

Detta kräver användning av ett noggrant valt enkelt skikt med brytningsindex (ni), som ligger mellan brytningsindex för glas (ngl eller ca 1,52) och brytningsindex för halvledare (nh eller ca 2,0). Ett intermediärt brytningsindex som utgör det geometriska medelvärdet ni=(nhngl)l/2 eller ca 1,744 medför att reflexioner från de båda ytorna av mellanskiktet har samma amplitud. Genom val av tjockleken av mellanskiktet till ca l/4 våglängder utsläcker dessa båda reflekterade vågor varandra och bidrager icke till iriseringsfärgerna. Denna utsläckning är exakt endast vid ett enda våglängdsvärde och våglängden måste väljas omsorgsfullt. En undersökning genom- fördes därefter för att finna de värden som minskar färg- mättnadsindex för halvledarfilmer, i synnerhet inom tjockleks- intervallet 0,15 - O,4;1m, vilket är de halvledare som är av största intresse för värmereflexion och uppvisar speciella problem vad beträffar irisering. Den optimala intermediära filmtjockleken för en underbeläggning (dvs. en beläggning mellan glas och halvledare) visade sig vara ca 0,072_pm (72 nm) vilket motsvarar l/4 våglängder för en (vakuum) våglängd av 500 nm. Färgmättnaden förblir under tröskelvärdet l2 enheter för halvledarfilmer med alla tjocklekar, såsom framgår av kurvan på figur 1. De vanliga starka iriseringsfärgerna från en värmereflekterande film med en tjocklek av exempelvis O,3;¿m kan undertryckas även med denna enkla intermediära underbeläggningsfilm.

Känsligheten hos detta enkla iriseringsmotverkande underbe- läggningsskikt för variationer ifråga om brytningsindex och tjocklek undersöktes. Förändringar av brytningsindex med ï0,02 och av tjockleken med 310 % är tillräckliga för att n1a1o914-1 10 höja färgmättnaden till iakttagbara värden. Noggrann regle- ring av dessa parametrar kan åstadkommas med kända glasbe- läggningsmetoder. I exempelvis den amerikanska patentskriften' 3.850.679 beskrives en anordning, som kan åstadkomma belägg- I ning med en likformighet hos tjockleken av :Z %.

Dubbla mellanskikt ger ännu bättre resultat.

En effektiv produkt kan även framställas med-användning av två skikt med intermediärt brytningsindex på glaset under halv- ledarfilmen. För halvledarfilmer med tjocklek inom inter- vallet O}l - O,4_pm visade det sig möjligt att åstadkomma en färgmättnad av endast ca en enhet eller mindre. Detta 'intervall är mycket lägre än tröskelvärdet_för iakttagbarhet.

De båda intermediära brytningsindexvärdena (nl och nz) för en sådan konstruktion kan anges med o'74 eller ca l,63_ nl: O'74(n O'26 eller ca 1,86 n2=lnh) gl) Den optimala tjockleken är ca 1/4 våglängder för (vakuum) våglängden 500 nm eller ca dl=76,7 nm d2=67,2 nm Skiktet med lägre brytningsindex (nl) ligger närmast glaset, under det att skiktet med högre index (n2) ligger närmast halvledarfilmen.

Denna konstruktion med dubbla underskikt är ännu mer tolerant beträffande avvikelser ifråga om parametrarna från de opti- mala värdena än utföringsformen med enkel underbeläggning.

Variationer av :25 % från optimal tjocklek undertrycker fort- _farande iriseringsvärdena under den observerbara gränsen, dvs. under en färgmättnad av 10; Mycket effektiva konstruk- tioner kan sålunda-baseras på brytningsindex inom intervallen i " l“í°s1dèl?l{ïd1dldl' du 11 + + nl: ,nh)o,2e-o,o3 ¿ngl)o,74-o,o3 + + nz: (mh) o,74-o,o3 (ngl)o,26-0.03 vilket motsvarar ett intervall för nl från 1,62 till 1,65 och ett intervall för n2 från 1,88 till 1,84. Graden av till- verkningsnoggrannhet som kräves för att upprätthålla belägg- ningstjocklekar med en tolerans av 125 % kan lätt uppnås med tidigare kända metoder. Likaledes kan den noggrannhet som erfordras beträffande brytningsindex lätt uppnås, även om blandade material erfordras för att ge de erforderliga värdena.

Användning av ett mellanskikt med gradvis varierande brytnings- index. I Det har även visat sig att en film mellan glassubstratet och ett halvledarskikt kan uppbyggas med gradvis varierande sam-- mansättning, exempelvis gradvis varierande från en kiseldioxid- film till en tennoxidfilm. En sådan film kan bäst åskådlig- göras såsom innefattande ett mycket stort antal mellanskikt.

Användbara material.

En stor mängd transparenta material kan användas för fram- ställning av produkter som uppfyller de i det föregående an- givna kriterierna genom att bilda ett eller fler iriserings- motverkande underbeläggningsskikt. Olika slags metalloxider och -nitrider samt blandningar av sådana har de önskade optiska egenskaperna beträffande transparens och brytnings-_ index. I tabell A anges vissa blandningar, som har de kor- rekta brytningsindexvärdena för en enkelskiktsbeläggning mellan glas och en film av tennoxid eller indiumoxid. De erforderliga viktprocentvärdena har erhållits från uppmätta kurvor eller brytningsindex såsom funktion av sammansättning eller är beräknade med den vanliga Lorentz-Lorenz lag för brytningsindex för blandningar (Z. Knittl, Optics of Thin Films, Wiley and Sons, New York, 1976, sid. 473) med använd- ning av uppmätta brytningsindexvärden för de rena filmerna. ?81097ls4-1- 12 Denna blandningslag ger allmänt tillräckligt noggranna inter- polationer för optiskt arbete, även om de beräknade brytnings- indexvärdena i vissa fall är något lägre än de uppmätta värdena. Filmernas brytningsindexvärden varierar även något med den beläggningsmetod och de betingelser som användes.

En rutinmässig kontroll före framställningen kan lätt genom- föras och om så erfordras kan man justera sammansättningen till optimala värden, om denna effekt verkligen erfordras.

Aluminiumoxidfilmer uppvisar exempelvis en viss varierbarhet ifråga om brytningsindex från ca 1,64 till 1,75, beroende på beläggningsbetingelserna. I tabellerna A, B och C betecknar Al2O3-h filmer med högt brytningsindex (n=l,75), under det att Al2O3-1 betecknar lågt brytningsindex (n=l,64).V Filmer med medelhögt brytningsindex kräver intermediära sammansätt- ningar för att ge de önskade brytningsindexvärdenaf Tabellerna B och C anger vissa blandningar, som har korrekta brytningsindexvärden (ca 1,63 resp. 1,86) för användning i ett dubbelskikt mellan ett glassubstrat och en primär halv- ledarbeläggning. * ' Förutom dessa optiska egenskaper väljes lämpliga underbelägg- ningsskikt, så att de är kemiskt beständiga samt beständiga mot luft, fukt, rengörande lösningar, etc. Ett sådant krav eliminerar i de flesta fall germaniumdioxidfilmer av den typ som lätt undergår hydrolys av vatten. Filmer framställda med ca hälften GeO2 och hälften SnO2 synes vara olösliga och beständiga mot angrepp av vatten.

Blandning Komponent A Viktprocent Komponent B Viktprocent l P* O \O G) \l O! U! än u) N F* F* F' N) P* LU P4 fi> P' UI FJ O\ P4 ~J FJ G) Blandning Komponent A Viktprocent _Komponent B (rest) 1 P4 CD KO CD ~J Ch LH då Lu BJ Dielektriska filmer med brytningsindex ca 1,73 - 1,77 Si3N4 Al203-h ZnO A1203-l MgO Sn02 SnO2 MgO In2O3 In2O3 MgO Ge02 GeO2 GeO2 Ga2O3 Ga2O3 MgO Ga2O3 Dielektriska filmer med brytningsindex ca 1,62 - 1,65- Si02 Al203-l Al2O3-l Al2O3-h ZnO MgO SnO2 In2O3 Ge02 Ga2O3 67 100 78 55 76 81 50 73 81 50 73 55 52 51 91 71 53 70 13 Tabell A. + |+ l+ l+ l+ |+ |+ l+ |+ l+ l+ |+ |+ I+ l+ l+ l+ 4 ll ll 12 10 20 10 SiO SiO ZnO ZnO SiO 2 2 2 Al2O3-1 Sn0 Si0 2 2 Al2O3-1 In2O ZnO SnO2 _In2O SiO2 A12O3-1 Gezo Ge02 Tabell B. + 53 - 4 100 97 74 59 79 62 63 100 71 l+ l+ |+ |+ |+ |+ l+ LO Lu LH d> LH U) _SiO Si3N SiO2 Si02 SiO2 2 2 2 SiO SiO SiO2 3 3 3 4 fza1o9v4-“17 i 33 22 45 24 19 50 21 19 so 27 45 48 _49 9 29 47 30 |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ + l+ I+ I+ I+ l+ I+ 4 ll ll 12 10 20 10 7a1o974+1 14 Tabell C.

Dielektriska filmer med brytningsindex ca 1,86 ï 0,02 Blandning Komponent A Viktprocent Komponent B (rest) 1 s13N4 84 ï 3 sioz 2 zno 91 1 2 sioz 3 zno 76 i 5 A12o3-1 4 zno 59 i 9 A12o3-h s zno 68 i 7 Mgø 6 snoz 91 i 2 s1o¿ 7 snoz ' 78 I 5 A12o3-1 8 snoz so I 8 A12o3-h 9 snoz 7o f 6 Mgo 1o 1n2o3 91 i 2 sioz '11 In2o3_ 78 ï 5 A12o3-1 12 1n2o3 861 3 8 A12o3-h 13 In2o3 ' 71 1 6 Mgo 14 - zno ' 75 ii? Geoz 15 snoz " 78 i 7 Geoz 16 In2o3 76 i 4 ceo2'. 17 Ga2o3 so i 14 zno 18 Ga2o3 79 i 14 dsnoz 19 Ga2o3 78 i 15 1n¿o3 Anm.: Al2O3-h = högtät aluminiumoxidfilm med n ca 1,75 Al2O3-l = lågtät aluminiumoxidfilm med n ca 1,64 'Förfarande för framställning av filmer.

Samtliga dessa filmer kan framställas genom samtidig vakuum- förångning av de lämpliga materialen i en lämplig blandning.

För beläggning av stora ytor, såsom fönsterglas, är kemisk ångbeläggning (CVD) vid normalt atmosfärstryck enklare och mindre dyrbar. Kemisk ångbeläggning kräver emellertid lämp- liga flyktiga föreningar för bildning av varje material. De mest lämpliga källorna för kemisk ângbeläggning är gaser vid rumstemperatur. Kisel och germanium kan avsättas genom , kemisk ångbeläggning från sådana gaser som silan, SíH4, di- metylsilan (CH3)2SiH2 och german (GeH4). Vätskor som är tillräckligt flyktiga vid rumstemperatur är nästan lika lämp- 7810974-1 15 liga som gaser. Tetrametyltenn är en sådan källa för kemisk ångbeläggning av tennföreningar; under det att (C2H5)2SiH2 och SiCl4 är flyktiga vätskor, som är lämpliga källor för kisel.

På liknande sätt utgör trimetylaluminium och dimetylzink samt dessas högre alkylhomologer flyktiga källor för dessa metaller.

Icke lika lämpliga men fortfarande användbara källor för kemisk ångbeläggning är fasta ämnen eller vätskor, som är flyktiga vid temperaturer över rumstemperatur men under den temperatur vid vilken de reagerar och bildar beläggnings- filmer. Exempel på den sistnämnda kategorin är acetylaceto- nater av aluminium, gallium, indium och zink (även benämnda 2,4-pentandionater), aluminiumalkoxider, exempelvis aluminium- isopropoxid och aluminiumetylat, samt zinkpropionat. För magnesium finnes icke några lämpliga kända föreningar som är flyktiga under beläggningstemperaturen, varför kemisk ång- beläggning icke antages vara användbar för framställning av magnesiumoxidfilmer. Z Z Typiska betingelser under vilka metalloxidfilmer med gott resultat framställts genom kemisk ångbeläggning anges i tabell D. Typiskt förefinnes organometallföreningsångan i en halt av ca l volymprocent i luft. De på detta sätt fram- ställda filmerna visar god vidhäftning till både glassubstra- tet och därefter påförda beläggningsskikt av tennoxid eller indiumoxid.d Blandoxidskikt har framställts mellan alla dessa metallpar med användning av kemiska ångbeläggningsmetoder (med undantag för magnesium, för vilket en lämplig flyktig förening icke funnits tillgänglig). Brytningsindex för de blandade filmerna uppmätes lämpligen genom att man tager det synliga reflexionsspektrum såsom en funktion av våglängden.

Lägena och höjderna av maxima och minima ifråga om reflekte- rad intensitet kan relateras till brytningsindex för den avsatta filmen. Koncentrationerna av reagerande ämnen juste- ras därefter så att man erhåller det önskade brytningsindex.

Med användning av dessa metoder har ett flertal prover fram- ställts på borsilikatglas (Pyrex) med användning av (S102 - si3N4), (S102 - snoz), (Geoz - »sno2), (Al2o3 - snoz), _..- . ._ , _.. f ._ _., v-. . - ...__-__ .........-...r......._.. n" -m- f ... _ s.. .m-a-...M 1810974-15 16 ¶Al203 - Ga203) eller (Al203 - ZnO) såsom blandade skikt under ett halvledarskikt med tjockleken 0,3Aßm.av Sn02.r Om bryt- ningsindex och tjockleksvärden justeras korrekt blir det reflekterade dagsljuset neutralt och färglöst för ögat. fBe- läggningarna är klara och transparenta samt fria från synlig slöja (spritt ljus).

'Tabell 0.

Urval av flyktiga oxiderbara metallorganiska föreningar, som är lämpade för avsättning av metalloxidskikt, samt blandade metalloxidskikt med oxiderande gaser, såsom 02 eller N20 Förening Förångnings- Beläggnings- _____f__ temoeratur (OC) temneratur (OC) -l SiH4 gas vid 20 300 - 500 2 (CH3)2SiH2 gas vid 20 .400 - 600 3 (C2H5)2siH2 20 400,- 600 4 GeH4 ' gas vid 20 ' 300 : 450 5 (cH3)3A1 _20 400 _- 650 6 A1(0c2H5)3 200 - 300 _ 400 - 650 -7 Al(0C3H7)3 200 - 220 _ _40O - 600 8 Al(C5H702)3 , ' 200 - 220 i 500 - 650 9 Ga(C5H502)3 200 - 220 350 - 650 10 In(C5H702)35 200 - 220 _ 300 - 600 ll (CH3)2Zn _- 20 100 - 600 12 Zn(C3H5O2)2 200 ~ 250 450 - 650 132 (CH3)4Sn 20 . 450 - 650 14 Ta(0c4H9)5 _ 150 2- 250 ' 400 -5600 15 Ti(OC3H7)4 100 - 150 400 - 600 16 zr(0c4H9)4 200 - 250 . 400 '- 600 17 Hf(0C4H9)4 200 - 250 400 - 600 Problem med grumling eller ljusspridníng (haze).

När samma beläggníngar provades på vanligt fönsterglas (soda-kalkglas eller mjukt glas) uppvisade många av de er- hållna-beläggningarna avsevärd grumling eller ljusspridning.

När det skikt som först påföres nå mjukt glas är amorft och utgöres av Si02, Si3N4 eller Ge02 eller blandningar av dessa Iivàñoàvášiw 17 ämnen är beläggningen fri från grumling oberoende av arten av efterföljande skikt. Al2O3 ger även klara beläggningar, förutsatt att detta ämne avsättes i amorf form, företrädesvis under en temperatur av ca 550°C. Om det första skiktet inne- håller stora mängder Ga2O3, ZnO, In2O3 eller SnO2 är grum- ling sannolik.

Det första iriseringsmotverkande skikt som avsättes på en fönsterglasyta är företrädesvis amorf i stället för kristal- lin. Kiseloxinitrid föredrages. Därefter påförda skikt kan vara polykristallina utan att orsaka någon ljusspridning.

Natrium- och andra alkalijoner utövar en skadlig effekt på infrarödreflexionen och elektriska ledningsförmågan hos tenn- oxid- och indiumoxidfilmer.

De i det föregående angivna amorfa filmerna och i synnerhet kiseloxinitridfilmer är goda spärrskikt gentemot diffusion av natriumjoner från glaset in i halvledarskiktet. Genom förändring av förhållandet syre/kväve i filmerna kan hela brytningsindexintervallet från brytningsindex för glas med brytningsindex ca 1,5 till brytningsindex hos tennoxíd eller aindiumoxid med ett värde av ca 2 täckas. Med samma utgångs- reagenser kan sålunda iriseringsmotverkande strukturer med godtyckligt antal brytningsindexsteg framställas. Sålunda kan även filmer med kontinuerligt varierande proportion av reaktionskomponenter framställas. Endast lättillgängliga och prisbilliga material erfordras för framställning av kiseloxi- nitrid.

Ett flertal flyktiga reagenser är tillgängliga för framställ- ning av kiseloxinitridfilmer. I tabell E anges vissa av de mer lämpliga flyktiga materialen för kemisk ângavsättning av kiseloxinitrid. Reaktionen SiH4 + NO>+ NZH4 föredrages, eftersom denna reaktion synes ge högre avsättningshastigheter inom temperaturområdet av intresse för fönsterglas, dvs. 500 - 600°C. Emellertid kan ett flertal andra kombinationer av reagenser även ge värdefulla kiseloxinitridfilmer. 7810974-1 1s_ Tabell E.g Källmaterial för kemisk ångavsättning av kiseloxinitridfilmer .

Kiselkällor: SiH4 (CH3)2SiH2 (Czïffizsifiz (CH3)4Si SiCl SiBr 4 4 Syrekällorš 02 H20 N20 Kvävekällor: NZH4 CH3NHNH2 NH3 (CH3)2NNH2 HN3 Källor för både syre och kväve: NO NHZOH N2H4H2O Iriseringsfria strukturer baserade på beläggningar anordnade med inbördes avstånd. ilnterferensfärger, dvs. irisering, kan minskas genom använd- ning av reflexioner från två tunna beläggningar av.en funk- tionell oorganisk beläggning på separata men parallella glas- ytor. Om beläggningstjocklekarna, exempelvis tjocklekarna av tennoxidbeläggningar, väljes så de skiljer sig med ca l/4 av en våglängd (ca 0,07 /Lm för >/\=O,50/lm och n = 2,0), för- * svinner interferensfärgerna i praktiken. Interferensfärgerna är minskade till ett tillstånd där färgerna icke längre blir ett estetiskt problem för tillverkare och kund, Den additiva färgningen av exempelvis en röd reflexion i en beläggning och en grön reflexion av en närbelägen interferensordning i en andra beläggning kombineras till bildning av en praktiskt ?a1ó9š4?å 19 taget vit (neutral) reflexion. På liknande sätt är trans- missionen av ljus genom en sådan kombination av komplementära beläggningar även neutral i färgen.

Denna färgkompensation användes i dubbelglas för att minska styrkan av interferensfärgerna från de värmereflekterande halvledande beläggningarna. Om exempelvis beläggningar av SnO2 användes på de två innerytorna av ett dubbelglasat fönster, kan de väljas så att de uppvisar en tjockleksskillnad av 0,07,um. För utsträckta ljuskällor blir reflexionsfärgerna väl utsläckta om glasytorna är något så när parallella. För små ljuskällor eller ljuskällor med skarpa gränser blir kom- pensationen ifråga om reflexion icke fullständig, om icke de belagda ytorna är i hög grad parallella. För observationer vid transmission är kraven på parallella ytor icke till- närmelsevis lika stränga.

Det bör även observeras att filmer,hos vilka interferens- färgerna har minskats ifråga om intensitet med en underbe- läggning med intermediär eller gradvis varierande brytnings- index, även kan kombineras i par för att ge ytterligare färg- kompensation.

Utföringsexempel på uppfinningen.

I beskrivningen och bifogade ritningsfigurer visas och beskri- ves en föredragen utföringsform av uppfinningen samt anges olika alternativ och modifikationer av denna, men det är givet att dessa icke är avsedda att vara uttömmande och att andra förändringar och modifikationer kan åstadkommas inom ramen för uppfinningen. Dessa utföringsformer är valda och införlivade för att åskådliggöra uppfinningen, så att denna framgår för fackmannen liksom principerna för denna så att fackmannen kan modifiera och tillämpa uppfinningen i en mång- fald former beroende på vad som är bäst lämpat vid betingel- serna i ett särskilt fall. å På figur l visas ett diagram, som åskådliggör variationen av den beräknade färgintensiteten för olika färger med halv- 7810974-1 -20 lèaarfilmens tjocklek.

Figur 2 visar schematiskt en sektion genom en icke-iriserande belagd glaskonstruktion enligt uppfinningen med ett enkelt_ iriseringsmotverkande mellanskikt.

Figur 3 visar schematiskt en sektion genom ett icke-iriserande belagt glas, som är utfört enligt uppfinningen med ett fler- tal iriseringsmotverkande mellanskikt. ' Figur 4 visar schematiskt och i sektion en dubbelglasad fönsterkonstruktion, som uppvisar väsentligt förbättrat ut- seende till följd av beläggningar som uppbäres av glaset och som minskar eller eliminerar störande irisering.

På figur 2 visas en transparent skiva 20 innefattande ett glassubstrat 22, som uppbär en intermediär film 24 med tjock- leken 0,072;¿m av Si3N4/SiO2 (eller något annat material enligt tabell A) med brytningsindex 1,744. Ovanpå filmen 24 finnes en beläggning 26 med tjockleken O,4;nn av en infraröd- reflekterande halvledare, tennoxid. I I I Figur 3 visar ett fönster 36 utfört med samma halvledarfilm 26 och samma glas 22 samt tvâ mellanbeläggningar enligt följande: Beläggningen 30 som har tjockleken 0,077,um och brytningsindex ca 1,63. Beläggningen 32 med tjockleken ca 0,O67Äum.och brytningsindex ca l,86. Beläggningen 30 är utförd av något av de material som anges i tabell B. Belägg- ningen 32 är utförd av något av de material som anges i tabell C.

Figur 4 visar en dubbelglasad fönsterkonstruktion 40 inne- fattande ett isolerande luftutrymme 42 mellan en inre trans- parent skiva 44 och en yttre transparent skiva 46. Båda skivorna 44 och 46 är tillverkade av ett glas 45 med en halv- ledarbeläggning 48a resp. 48b pâ innerytan av.glaset.

Halvledarbeläggningen 48a har tjockleken ca O,2,am men belägg- 781097lr~1 21 ningen 48b har tjockleken ca 0,27;nm. Sålunda finnes en skillnad av ca 1/4 våglängder mellan de två beläggningarna.

Exemgel 1.

Ett glas med ett enkelt iriseringsmotverkande underbelägg- ningsskikt framställdes genom upphettning av en klar fönster- glasskiva med diametern 15 cm till ca 580°C. En gasblandning innehållande ca 0,4 % silan (SiH4), O,l % kväveoxid (NO), 2 % hydrazin (NZH4) och resten kväve (N2) fördes över glasytan under ca 1 minuts tid i en mängd av 1 liter/minut. Härigenom belades glasytan med en likformig, transparent film av kisel- oxinitrid. Ytan belades därefter ytterligare med ett fluor- dopat tennoxidskikt genom att en gasblandning av 1 % tetra- metyltenn (CH3)4Sn, 3 % bromtrifluormetan CF3Br, 20 % syre 02 samt resten NZ fördes förbi kiseloxinitridytan vid 56000 under ca l minuts tid. Därefter fick det belagda glaset svalna långsamt i luft till rumstemperatur under en tidrymd av ca l timme.

Det på detta sätt belagda glaset uppvisade icke synliga inter- ferensfärger i reflekterat eller transmitterat dagsljus.

Ytan reflekterade ca 90 % av infrarödstrålningen vid väg- längden høfun och genomsläppte ca 90 % av det synliga ljuset.

Elektriska skiktresistansen uppmättes till ca 3 ohm/kvadrat.

För mätning av egenskaperna hos kiseloxinitridskiktet avlägs- nades tennoxidfilmen från en del av den belagda ytan genom gnidning med en blandning av zinkstoft och utspädd saltsyra.

Detta etsmedel påverkar icke kiseloxinitridunderbeläggningen.

Brytningsindex hos kiseloxinitridfilmen uppmättes till 1,74 med den CH2I2-vätskeprovning som beskrives i det följande.

Den synliga reflexionsförmågan hos kiseloxinitridfilmen upp- mättes och man fann ett maximum vid SOOOÅ samt en tjocklek av 0,072 pnlmotsvarande den önskade 1/4 våglängdstjockleken för SOOOÅ ljus.

Brytningsindex för dessa kiseloxinitridfilmer beror på förhål- landet kvävezsyre i filmerna. Denna sammansättning kan lätt '7810974-1 22 justeras genom variering av förhållandet NZH4/NO i gasen.

En ökning av förhållandet N/0 ökar brytningsindex. Det exakta brytningsindexvärdet beror även på renhetsgraden hos utgångs- materialen och i synnerhet på mängden vatten som förefinnes såsom förorening i hydrazin. Kommersiell hydrazin innehåller alltid åtminstone nâgra få procent vatten. Genom torkning av hydrazin genom destillation från ett torkningsmedel, exempel- vis natriumhydroxid, kaliumhydroxid eller bariumoxid, kan man öka brytningsindex hos filmen. Omvänt kan man sänka brytningsindex genom tillsats av vatten till hydrazin. Filmens brytningsindex beror även på de exakta betingelserna för film- tillväxten, däribland avsättningstemperaturen, gasflödet (mängd per tidsenhet), etc. De betingelser som angivits i_ det föregående kan därför icke förväntas ge en film med brytningsindex exakt n = 1,74, om andra reagens eller avsätt- ningsbetingelser användes. Små justeringar av sammansätt- ningen bör emellertid vara tillräckliga för att ge filmer med önskade brytningsindexvärden. I Halvledarfilmerna kan även uppvisa brytningsindexvärden, som skiljer sig från det värde 2,0 som uppmätts för de beskrivna tennoxidfilmerna. Motsvarande optimala värde eller värden för ett enkelt (eller dubbelt) underbeläggningsskikt kan härvid justeras med de samband som angivits i det föregående.

Motsvarande gasfassammansättningar som ger filmer med det önskade brytningsindex för iriseringsmotverkande underbe- läggningar kan därefter fastställas med rutinförsök för attf passa de exakta betingelserna av varje tillverkare eller undersökare med fackmannakunskaper ifråga om kemisk ångav- sättningsteknik.

Tjockleken av en film med uppmätt brytningsindex fastställes lätt genom uppmätning av reflexionsspektrum inom synligt och infrarött ljus. Detta spektrum kan lätt beräknas såsom funk- tion av filmtjockleken med användning av optiska standard- formler enligt Fresnel och Airy. I de flesta av de praktiska konstruktioner som angivits i det föregående önskar man åstad- komma en film med tjockleken l/4 våglängder för en våglängd ve1o974-10 23 (i luft) av ca 5000Å. I detta fall uppvisar reflexionsspekt- rum för en enkel sådan film på glas ett brett maximum centre- rat vid en våglängd av SOOOÅ.

Exemgel 2.

Aluminium-2,4-pentandionat, Al(C5H702)3 (även benämnt alumi- niumacetylacetonat) är ett vitt fast material som smälter via 1s9°c till an klar vätska, som kokar vid 315%. matta material infördes i en bubbelflaska upphettad till ca 250°C, genom vilken kväve fördes såsom bärargas. När denna gas- blandning blandades med torrt syre vid 250°C erhölls icke någon reaktion. När emellertid fukt tillsattes till syret, erhölls intensiv vit rökbildning i gasblandningen. Denna rök tyder på hydrolys. För att förhindra denna förtidiga hydrolysreaktion, måste gasströmmarna hållas så torra som möjligt.

Blandningen av aluminium-2,4-pentandionatånga, kvävebärargas och 20 % syre fördes över upphettade glasytor. Vid 500°C erhölls en tunn beläggning, tjocklek mindre än 0,1,um, som kunde iakttagas endast genom ökad reflexionsförmåga. Vid 525°C erhölls en filmtjocklek av 0,3 ;nn inom cag3 minuters tid. Denna film uppvisade svaga interferensfärger under vitt ljus och tydliga interferensband under monokromatisk belys- ning. Vid 550°C tillväxte aluminiumoxidfilmen ännu hastigare och en ringa mängd pulver bildades genom homogen kärnbildning samt avsattes på apparatens ytor.

Därefter fick fluordopad tennoxidfilm växa ovanpå aluminium- oxidfilmerna vid temperaturer inom området 500 - 54000, Tjocklekar inom området 0,3 - 0,5 pm undersöktes omsorgsfullt, eftersom dessa tjockleksvärden visade de starkaste inter- ferensfärgerna. Intensiteten av färgerna blev väsentligt minskad vid jämförelse med tennoxidfilmer av samma tjocklek utan aluminiumoxidunderbeläggningen.

Filmer hos vilka aluminiumoxidfílmen hade tjockleken l/4 våg- längd (våglängd 500 nm,.vilket är nära toppvärdet för spektral 7810974-1 24 känslighet hos ögat för dagsljusbelysning) uppvisar den störs- ta minskningen av iriseringsfärg. För dessa tjockleksvärden Ica 0,072,pm för l/4 våglängd) utsläcker reflexionerna från 7 glas-A1 03- och Al2O3-SnO2-gränsytorna varandra effektivast. 2 Emellertid erhålles även en avsevärd minskning av färginten- siteten, även när tjockleken av Al203 icke är optimal.

Såsom glassubstrat användes både borsilikatglas av typ Pyrex och soda-kalkglas (fönsterglas). Goda resultat erhölls på båda dessa substrat.

Aluminiumoxidskiktet var även verksamt för att förhindra ytlig devitrifikation av soda-kalkglasytan när tennoxid pâ- fördes 500 - 54000. Aluminiumoxiden antages skydda soda- -kalkglasytan mot kristallisering runt de kärnor som åstad- kommes av tennoxidkristallerna och bidrager härigenom till att förhindra att glaset blir ljusspridande vid beläggningspro- CGSSGII.

Exempel 3. _ '_ , Ett dubbelglasat fönster är utfört av klart glas av soda-kalk- typen. Glaset är behandlat med en beläggning av kiseldioxid- typ för eliminering av ljusspridning med den konventionella metod som anges i den amerikanska patentskriften 2.617.745.

Konstruktionen av det dubbelglasade fönstret överensstämmer med de som visas på figur 4. Innerytan A uppbär en belägg- ning av tennoxid med tjockleken 0,26_um. Innerytan B uppbär en beläggning av en tennoxidkomposition med tjockleken 0,33 i 0,02 pm. Vardera av dessa beläggningar uppvisar, betraktade var för sig, en väl synlig, starkt färgad irise- ringsfärg, som var dominant röd eller grön för de flesta iakttagare. Vid sammanföring väsentligen parallella med varandra såsom i den på figur 4 visade konstruktionen blev iriseringsfärgen i hög grad dold både vid betraktande från den sida av dubbelglaskonstruktionen som är vänd mot solen och från den andra sidan av samma konstruktion.

I vaflwfzrf) 25 Exempel 4.

Försök genomfördes för framställning av skikt med gradvis varierande brytningsindex mellan brytningsindex för glas (n = ca l,5) och tennoxidbeläggningar (n = ca 2,0). Ett gradvis varierande skikt av SixSnl_xO2 användes, i Vilket "x" gradvis minskade från l till noll när skiktet uppbyggdes på glasytan. Sn02-skiktet hade en tjocklek av ca O,3;an och det underliggande gradvis varierande omrâdet hade en tjocklek av ca 0,3/um De erhållna konstruktionerna uppvisade markant minskad interferensfärg jämfört med skikt av Sn02 av samma tjocklek men utan det gradvis varierande mellanskiktsområdet mellan glaset och Sn02.

De flyktiga källorna för kisel är, i det ena fallet, SiH4 (från en 1%-ig blandning i N2 såsom bärargas) och i det andra fallet (CH3)2SiH2 (från en cylinder med ren gas). Av- sättningen genomfördes vid en yttemperatur av 48000. Gas- koncentrationerna var från början ca 0,4 % silan (eller alkylsubstituerad silan), lO % syre samt resten kväve. Där- efter infördes gradvis tetrametyltenn (CH3)4Sn upp till en koncentration av l % under en tidrymd av ca 3 minuter, under det att silankoncentrationen gradvis minskades till noll inom samma tidrymd. Därefter avstängdes bärargasen för tetra- metyltenn och anordningen renspolades under ca 5 minuters tid med luft för avlägsnande av de sista spåren av silan. Där- efter fördes en gasström av 1 % (CH3)4Sn, 3 % CF3Br, 20 % 02 samt resten kväve under ytan under 3 minuters tid för avsätt- ning av ett skikt av fluordopad tennoxid med tjockleken ca O,4,um.

Interferensfärgerna var väsentligt mindre livliga på dessa beläggningar med underbeläggning med gradvis varierande brytningsindex.

Exempel 5.

En likartad process genomföras med användning av GeH4 i stället för SiH4. Det gradvis varierande skiktet utgöres av GeXSnl_xO2, varvid "x" gradvis minskar från ett till noll när 781097lr-1 26 skiktet uppbygges på glaset. Eftersom brytningsindex för ren GeO2 är ca 1,65 har det gradvis varierande skiktet fortfarande en brytningsindex-diskontinuitet från glasets brytningsindex (ca 1,5). Likformigheten hos beläggningen var emellertid något bättre än den som erhölls med SiH4. Minskning av iri- seringens synlighet fastställdes i en grad likartad med det som erhölls enligt exempel 4.

Exempel 6 - 9.

Exempel l upprepades med användning såsom mellanskikt mellan glas och tennoxid av följande material valda från tabell A: Exempel 6: sz % 1n2o3/18 % sioz Exempel 7: 58 % GeO2/42 % ZnO Exempel 8: 70 Ga2O3/30 %'Al2O3-l Exempel 9: 60 Al2O3-l/40 % ZnO' w w' Låg irisering erhölls i samtliga dessa fall.

Exempel 10 - 14.

Följande material, som samtliga är valda från tabellerna B och C, användes såsom två mellanskikt såsom ersättning för de enkla mellanskikt som anges i exempel l och 6 - 9: n ca 1,63 _ n ca 1,86 Exempel io; 97 % A12o3-1/3 % sioz à4e%esi3N4/16 % sioz Exempel ll: 60 ZnO/40 % SiO2 90 % ZnO/10 % SiO2 % % dP o\° Exempel 12: 63 In203/37 % SiO2 60 SnO2/40 % Al203-h Exempel 13: 70 Ga2O3/29 % Si02 76 SnO/24 % GeO2 Exempel 14: 62 snoz/ss % sioz 61 % In2o3/39 % A12o3-h 6069 Exempel 15.

En tennoxidbeläggning anbringas på ett glassubstrat med olika _tjockleksvärdenJ (Glassubstratet belägges först med en ultra- tunn film av kiseloxinitrid för att ge en amorf, ljussprid- níngsinhiberande yta). d 27 Tennoxidens tjocklek Iriseringens synlighet 0,3 stark 0,6 distinkt men svagare 0,9 knappt synlig med undantag av i fluorescensljus 1,3 svag även i fluorescensljus De sistnämnda två materialen är icke estetiskt störande vid användning för byggnadsändamål.

I det följande anges ett förfarande för att bestämma belägg- ningens kvalitet.

En enkel metod för att hastigt kontrollera brytningsindex hos tunna filmer har utvecklats för att man skall kunna finna avsättningsbetingelserna för filmer med önskat brytningsindex.

Man kan exempelvis antaga att en film med brytningsindex n = 1,74 önskas för ett underbeläggningsskikt. En vätska med detta brytningsindex väljes.

En film vars tjocklek är ca 0,2 - Det belagda glaset observeras Exempelvis dijodmetan, n = 1,74, kan användas. 2 pm avsättes på en glasyta. med reflekterat ljus från en monokromatisk ljuskälla, exempel- Det belagda glaset visar ett interferensmönster med mörka och ljusa band, vis en filtrerad kvicksilverlampa vid Å==5461Å. om tjockleken hos filmen varierar över glasytan. En droppe av vätskan med känt brytningsindex anbringas på filmen. Om brytningsindex hos filmen exakt överensstämmer med index hos vätskan, försvinner interferensmönstret under droppen.

Om brytningsindex hos film och droppe icke överensstämmer exakt, är interferensmönstret fortfarande synligt under drop- Om detta svaga interferens- mönster under droppen utgör en direkt fortsättning av band- pen men med svagare intensitet. mönstret på resten av filmen, är brytningsindex hos filmen högre än hos referensvätskan. Om å andra sidan bandmönstret under droppen är omkastat (ljusa och mörka områden omkastade) jämfört med det mönster som förefinnes utanför vätskedroppen, är brytningsindex hos filmen lägre än hos referensvätskan. va1osv4-1 28 Med användning av denna enkla men noggranna mätning av filmens brytningsindex kan betingelserna för framställning av en film lätt justeras med en serie försök för att överensstämma med det önskade värdet. Genom att välja andra referensvätskor kan man justera filmerna till olika andra värden. Brytnings- index n = 1,63, som användes i en underbeläggning av två skikt, kan inställas med användning av l,l,2,2-tetrabrometan såsom referensvätska. Brytningsindex n = 1,86 för det andra skiktet i en tvåskiktsunderbeläggning kan justeras till en lösning av svavel och fosfor i dijodmetan, såsom beskrives av West i American Mineral, volym Zl, sid. 245 (1936). Av det ovanstående är det även uppenbart för fackmannen att denna allmänna metod kan användas för kvalitetskontroll vid till- verkningen. Vätskor med kända brytningsindex föres även i handeln av Cargille Laboratories, New Jersev, A.f.s.

Det är uppenbart att förfarandet enligt uppfinningen gör det möjligt att förbättra värmebesparingen i byggnader med väsent- liga glasvtor samt att även tillämpa elektrisk upphettning av fönster, exempelvis i automobiler och flygplan, med användning av motståndsegenskaperna hos beläggningar enligt uppfinningen.

Dessa beläggningar uppvisar vanligen ohmiskt motstånd, van- ligen av halvledartyp.

Claims (17)

'?81@97'lß- 1 93 PATENTKRAV

1. Föremål innefattande minst en transparent glasskiva, som är försedd med en första oorganisk beläggning av ett infrarödreflekterande material, som utgöres av en transparent halvledare med benägenhet att uppvisa iriserande färger vid dagsljusbelysning, k ä n n e t e c k n a t därav, att en andra beläggning är anbringad mellan glasskivan och den första beläggningen, varvid denna andra beläggning verkar såsom ett medel för att väsentligt minska iriseringsfärgerna hos den första beläggningen genom att bilda minst två gräns- ytor, vilka, tillsammans med massan av den andra beläggningen, reflekterar och bryter ljus på sådant sätt, att synligheten av iriseringsfärgerna vid dagsljusbelysning väsentligen minskas, varvid den andra beläggningen har ett brytningsindex, som i huvudsak utgör kvadratroten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra beläggningen har en tjocklek av ca 1/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåglängd av ca 500 nm, eller den andra beläggningen har ett sammansatt brytnings- index, som uppgår till i huvudsak kvadratroten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra beläggningen innefattar två skikt, vilka vart och ett har en tjocklek av ca 1/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåglängd av ca 500 nm, eller den andra beläggningen uppvisar en brytningsindex- gradient, som gradvis varierar mellan glaset och det infra- rödreflekterande materialet från ett brytningsindex nära brytningsindexet för glaset till ett brytningsindex nära brytningsindexet för det infrarödreflekterande materialet.

2. Föremål enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det första skiktet av halvledarmaterial har en tjocklek understigande 0,4 ,um.

3. Föremål enligt patentkravet=l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att föremålet endast innefattar glas- 1a1osv4-1 'so skivor av klart glas eller glas med ljus färgton och är fritt från metallglans, bronsglans, gråton och andra mörka toner med förmåga att undertrycka synligheten av irisering och före- trädesvis sänka föremålets transmittans till mindre än ca 25 %.

4. Föremål enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den första och den andra belägg- ningen tillsammans eller alla oorganiska beläggningar på ' föremålet har en tjocklek av från 0,1 till ljfln.

5. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det uppvisar ett färgmättnads- värde understigande 5, företrädesvis understigande 8 och i synnerhet understigande 13. I

6. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den första beläggningen utgöres av stannioxid.

7. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n j n e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen utgöres av ett amcrft material och bildar medel för undvikande av slöjbildning på glaset under påföringen av den första belägg- ningen. '

8. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen har ett brytningsindexvärde av från ca 1,7 till 1,8 och har en tjock- lek av ca 64 till 80 nm, varvid den första beläggningen har ett brytningsindexvärde av ca 2 samt glaset har ett brytnings- indexvärde av ca 1,5.

9. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen huvud- sakligen utgöres av metalloxid, i synnerhet aluminiumoxid, metallnitrid eller en blandning därav, i synnerbßt bland- ningarna 1-18 enligt tabell A i beskrivningen. 76 '1 09-71: -.- 1 '31

10. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den amorfa filmen utgöres av kiseloxinitrid.

11. ll. Föremål enligt något av patentkraven 1-9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den andra beläggningen innefattar tvâ skikt innefattande (a) ett första skikt närmare glaset med en sammansättning enligt tabell B i beskrivningen och (b) ett andra skikt närmare den första beläggningen med en sammansättning enligt tabell C i beskrivningen.

12. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen inne- fattar tvâ skikt, varav (a) ett skikt närmare glaset med ett brytningsindex, som huvudsakligen bestämmes av formeln na=nsc gl och (b) ett andra skikt närmare den första beläggningen med ett brytningsindex i huvudsak enligt formeln O,74n 0,26 nb=n gl SC vari nsc är brytningsindex för den första beläggningen och ngl är brytningsindex för glaset.

13. Föremål enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen innefattar tvâ skikt, vilka innefattar (a) ett första skikt närmare glaset med ett brytningsindex av ca 1,6-1,7, (b) ett andra skikt närmare den första beläggningen med ett brytningsindex av ca 1,8-1,9, varvid den första beläggningen har ett brytningsindex av ca 2 samt glaset har ett brytningsindex av ca 1,5.

14. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - 7810974-1 'ål n'e t e c k n a t därav, att den andra beläggningen inne- fattar kiseloxinitridblandning med formeln XSi02(l-X)Si3N4 eller blandningar av SixSn1_xO2 eller GexSnl_x02, varvid x varierar från nära ett vid glasytan till noll eller nära noll vid gränsytan till den första beläggningen.

15. Föremål enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att gradienten ändras stegvis med ett flertal delskikt med stegvis olika brytningsindex.

16. Förfarande för framställning av ett föremål innefat- tande minst en transparent glasskiva, som är försedd med en första oorganisk beläggning av ett infrarödreflekterande material, som utgöres av en transparent halvledare med benägenhet att uppvisa iriserande färger vid dagsljusbelys- ning enligt något av föregående patentkrav med i en andra beläggning, som är anbringad mellan glas- skivan och den första beläggningen, varvid denna andra be- läggning verkar såsom ett medel för_att väsentligt minska iriseringsfärgerna hos den första beläggningen genom att bilda minst två gränsytor, vilka, tillsammans med massan av den andra beläggningen, reflekterar och bryter ljus på sådant sätt,-att synligheten av iriseringsfärgerna vid dagsljus- belysning väsentligen minskas, k ä n n e t e c k n a t därav, att man påför en andra beläggning, som har ett brytningsindex, som i huvudsak utgör kvadrat- roten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra beläggningen har en tjocklek av ca l/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåg- längd av ca 500 nm, eller I har ett sammansatt brytningsindex, som uppgår till i huvudsak kvadratroten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra belägg- ningen innefattar två skikt, vilka vart och ett har en tjock- lek av ca l/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåglängd av ca 500 nm, eller I uppvisar en brytningsindexgradient, som gradvis varierar mellan glaset och det infrarödreflekterande mate- 781097k-1 '53 rialet från ett brytningsindex nåra brytningsindexet för glaset till ett brytningsindex nära brytningsindexet för det infrarödreflekterande materialet före pâförandet av den första oorganiska beläggningen.

17. l7. Användning av ett föremål innefattande minst en trans- parent glasskiva, som är försedd med en första oorganisk beläggning av ett infrarödreflekterande material, Som ut- göres av en transparent halvledare med benägenhet att uppvisa iriserande färger vid dagsljusbelysning, vilket k ä n n e - t e c k n a s av att en andra beläggning är anbringad mellan glasskivan och den första beläggningen, varvid denna andra beläggning verkar såsom ett medel för att väsentligt minska iriseringsfärgerna hos den första beläggningen genom att bilda minst två gräns- ytor, vilka, tillsammans med massan av den andra beläggningen, reflekterar och bryter ljus på sådant sätt, att synligheten av iriseringsfärgerna vid dagsljusbelysning väsentligen minskas, varvid i i den andra beläggningen har ett brytningsindex, som i huvudsak utgör kvadratroten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra beläggningen har en tjocklek av ca l/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåglängd av ca 500 nm, eller den andra beläggningen har ett sammansatt brytnings- index, som uppgår till i huvudsak kvadratroten av produkten av brytningsindex för glaset och den första beläggningen, varvid den andra beläggningen innefattar tvâ skikt, vilka vart och ett har en tjocklek av ca 1/4 av våglängden av ljus med en vakuumvåglängd av ca 500 nm, eller den andra beläggningen uppvisar en brytningsindex- gradient, som gradvis varierar mellan glaset och det infra- rödreflekterande materialet från ett brytningsindex nära brytningsindexet för glaset till ett brytningsindex nära brytningsindexet för det infrarödreflekterande materialet för att åstadkomma ett iriseringsfritt utseende hos glasytor i en byggnad och motverka förlust av värme från byggnaden genom dessa glasytor genom återreflexion av infraröd strål- 78109744 3% ning in i byggnaden från den tunna beläggningen av den infra- rödreflekterande halvledarfilmen på ytan av glaset och/eller för elektrisk upphettning av dessa glasytor genom att man pâlägger en spänning över den tunna beläggningen av halv- ledare.