TW200940339A - Robust optical filter utilizing pairs of dielectric and metallic layers - Google Patents

Description

200940339 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係有關於提供一種光學裝置，及更特別地提供 • 一種具有目標光學特性及高抗劣化性之成本效益的濾光器。 • 【先前技術】 在光之不同頻率範圍下，使用薄膜以控制玻璃窗之反射及透 «射的程度係為業界所熟知^對於交通工具玻璃窗及建築物和住 ❹ 宅之許多玻璃窗，藉由控制在可見光波長範圍内（4〇〇nm至 700nm)之透射比及反射比，以減少刺眼的強光。對於相同玻璃 窗之應用，可以藉由阻隔太陽光譜之可見光部分及近紅外線部 分（700nm至1200nm)中一或兩者的太陽光透射，以減少熱負 載。 已知在Woodard等人之美國專利第6, 034, 813號中描述用以 提供太陽光控制之一系列薄膜，該美國專利已讓渡給本發明之 ❹受讓人。該太陽光控制裝置包括在一可撓性聚對苯二甲酸乙二 醇酯（PET)基板上之一法布立-拍若（Fabry-per〇t)干涉濾光器 及一灰色金屬層，隨後可以使用黏著劑將該可撓性聚對苯二甲 • 酸乙二醇酯（PET)基板附著至玻璃窗。該法布立-拍若干涉濾光 器藉由使某些波長之光通過及其它波長之光反射，以提供太陽 熱負載減少》 除了有關提供經由玻璃窗控制太陽光的光學考量之外，必需 提出結構考量。關於結構穩定性，減少該光學裝置在製造、安 97134065 4 200940339 裝或長期使用期間易於破裂係重要目標。至少減低其它形式之 「知蚀」係為重要的。如上述w〇〇dard等人專利中所述，經常 加入硬塗佈（hardcoat)層以提供保護。然而，硬塗佈層無法防 止在製造程序期間所發生之侵蝕，且於對抗由該光學裝置邊緣 -所造成之侵蝕具有有限效力。 【發明内容】 藉由提供-相解的鋅基膜做為—隨後所形成之銀基膜的 β -種子膜’錢成強域光^之「魏性能」，其巾該鋅基膜 係-雙層膜電介制㈣二層膜，且其中該銀基膜係一金屬 層。該合成遽光器包括這些成對之電介質層和金屬層中至少兩 者摘對厚的鋅基膜具有至少_之辞含量及至少版^ X較佳八體例係為其中該銀基膜包括金者，以便提供進一步 抗侵钮性。 在具體例t，不同對之鋅基膜厚度並不一致。關於此不— 致性，該較佳具體例在相鄰的形成濾光器之基板上形成一較薄 f土膜之S例如，一滤光器中具有三對電介質層和金屬層， 第鋅基膜可以具有15nm之厚度，而每一隨後形成之辞基膜 可以具有30咖之厚度（最大厚度為她小該辞基膜之功能係 要促進絲基狀絲。如果轉細具有充分 高含量之鋅，^ ===隨後軸金勒之種子層。細，已奴雖然此 功月b對最靠近該基板之賴係重要的，但是對於更遠成對電介 質層和金麟更是重要。該鋅麵具有至少 50%之鋅含量，及 97134065 200940339 較佳大於臟。在最佳具體例中，該辞含量係約観。同樣地， 雖然該鋅基層之最小厚度係經界定為15nm，最小值較佳為 20nm ’及在最佳具體例中為25nm。 該料基膜可妓觸（ZnSn)之魏物，但是可喊擇其它 •材料。鋅錫之替代物為辞紹。該鋅基膜可經濺鑛沉積，但是應 該允許氧化以使該膜成為-電介質。在某些具體例中該等辞 基膜中之至少-鋅基膜於其厚度貫穿之材料係為不同的。例 ❹如’-濺鑛鋅基膜最初可以是鋅錫，然後轉變至辞銘及最後返 回至鋅錫。該鋅含量（例如9〇%)可以在轉變期間保持固定。此 等材料或其他材料沿著該膜厚度之變化係可經測定，以提供額 外侵姓性能之優點。 如先前所提及’該金屬層係—銀基膜，其較佳包括金，以便 增加抗侵祕。剛好當該等辞基膜在該等不同層對間係可具有 不同厚度’金之百分比對於不同層對中可以是不同的。對於應 β財該遽光器之劣化（侵姓）最可能從平行於該基板表面的主 表面發生’而將較大百分比之金加人該最後銀基膜。另一方 面’於玻璃窗應用中最大擔心是從邊緣之侵襲及最易受影響層 係最靠近該基板之層。在此等應用中，有利的是在最靠近該基 板之銀基膜内包含較大百分比之金。 在該較佳具體例中，透明電介質膜係如氧化銦（ΐηα)之姻基 臈。該電介質層之此初始膜提供對該先前形成層之保護，特別 是其中該下層係該等銀基膜中之一。藉由以高含量氫之流動形 97134065 200940339 成該銦基膜’防止該下層銀基膜氧化及該製程會更穩定。該膜 具有在1.1至2. 5範圍内之折射率，但較佳該折射率在1. 3至 2.1範圍内。該較佳材料係Im〇3,但是該透明電介質膜可為根 據一像錫、鈦、鍅、鈕、鈮或铪之替代氧化金屬。 仍參考該較佳具體例，該濾光器係設計成用於像交通工具、 住宅或建築物之玻璃窗應用。該等層對係依續地形成以便提供 一具有電介質層和金屬層之交替圖案的法布立-拍若濾光器。 〇 【實施方式】 參考圖1，在一可撓性聚合基板10上形成層之交替圖案。 該聚合基板可以是具有25至100微米間之厚度的PET。雖然 未顯示於圖1，但是該基板之相對於該層疊結構之側可以包括 一黏著層及一離型帶。從該黏著層可輕易地移除該離型帶，以 允許使用該黏著層’將該基板結合至—期輯光之構件。例 如了以將該濾光裝置黏著至一玻璃窗。在一替代具體例中， Ο在該期望濾光之構件上直接形成該層疊結構。在此等應用中， 可能需要使-玻璃窗板通過—用以沉積要形成該等層之材料 的濺鍍室。 -圖1描述該較佳具體例，其中在電介質層和金屬層之交替圖 -案中具有3個層對12、14及16。每一金屬層18、20及22係 一銀或銀合金之單膜。這些金屬層可以藉由先猶-銀基臈及 $後濺錢-薄鈦覆蓋層來形成，其中使該薄鈦覆蓋層隨後經歷 退火及氧化。已顯示出藉由使該金屬退火，該層之片電阻可以 97134065 7 200940339 減少至0.8歐姆/平方面積。可接受銀合金包括銀金及銀把。 …:而因為金含量之功此係用以阻止各種型態之侵钮，所以較 ，材料為銀金4該層中之_含量應該至少⑽，以及最好 疋至少85%。回到該較佳具體例之敘述，該金屬層係約85%銀 及約15%金。 每一電介質層係-雙層膜層’其包括具有一鋅基膜3〇、32 及34之-透明電介質膜24、加及28。該透明電介質膜可以 由一氧化銦所形成。在圖1中，顯示—第四電介質層係由-第 四透明電介質膜36及-第四鋅基膜38所形成。在此具體例 ^可以考量該具有交替圖案之三個層對係_麟第—金屬 層（銀基膜⑻’而不是該第—電介質層。 =電介㈣之第-膜24、26及28最好是氧化銦⑽〇, 銦美腔佳是二氧化二銦（1祕）。藉由以高氫含量之流動麵一 2〇1;”可防止該下層材料氧化。因為該等下層銀基膜18、 係經賴以防氧化’所以此對該等上電介質層特別有 如果：在賴沉積中’，基膜之形成係穩定的。然而， ==層之此第一膜以錫基、欽基，基•銳基 次給基來取代，、_定亦可獲得益處。 該等電介質層之鋅基臈3〇、32及 18、〜之成長。每-辞基膜之厚該等銀基膜 對厚的鋅義「籍早又為至乂15咖。該等相 等腺^ 該最後遽光器之「侵餘」性能。# 、要是鋅及較佳至少繼鋅，然而必須被氧化以確： 97134065 研 200940339 係一電介質。圖1顯示該最佳具體例，其中該等膜包括90%鋅 及10%錫。然而，如先前所提及，可以濺鍍一層或多層鋅基膜， 以沿著它的厚度包含有材料之變化（例如，辞錫至鋅鋁，然後 回到鋅錫）。當使用瘛鍍技術以提供該等不同膜（如同在該較佳 具體例中）時，百分比係關於減鑛無材之含量，以致於「百分 比」與氧化無關。 在銀與具有咼百分比鋅之氧化鋅間具有一理想晶格匹配。結 ❹果，該等鋅基膜30、32及34促進該等銀基膜18、20及22之 成核及蟲晶成長。當增加-濺鑛氧化鋅之厚度時，晶粒尺寸亦 增加。依據它的厚度而定，此可能導致一辞基氧化膜從一非晶 薄膜變成-顯著結晶膜。如所述，每一辞基膜3〇、犯及34之 厚度為至少15nm(較佳為至少2Qnm及最佳^25nm)，及小於該 電介質層之總厚度（因為該電介質層亦包括該等透明電介質膜 24、26及28)。因為該界面係、「較強」且具有更大抗分離及侵 ❹歸所以15nm之最小厚度導致一更多結晶膜及對該隨後形 成銀基膜提供一較佳種子層。較佳，一鋅基膜之厚度小於 •η。在該最佳娜种，該厚度大於—，但是不大於4〇朦 、在本發月之某些具體例巾，該等鋅基膜別、&及34之厚度 並不-致。相較於遠離該基板之膜32及34的厚度，相鄰於該 土板之鋅基膜3G的厚度經測定係伴演較不重要肖色。此對 於該第四辞基膜38亦是確實的。該第—辞基膜別之厚度可以 是25nm，然而該等剩餘臈具有30nm之厚度。 97134065 200940339 不一致性亦可以應用至該等銀基層18、20及22中之金的含 量。根據各種考量、主要成本及抗侵蝕性，可以修改金含量。 在大部分應用中，如圖1之方向觀看，係從上方侵襲該濾光器 之完整性。在此等應用中，該上層銀基膜22之金含量大於該 等下層膜18及20之金含量。此為用於包括金含量之修改的應 用之較佳具體例。然而，某些應用甲，最重要之侵蝕源係在該 濾光器之製造期間所經歷之侵蝕源。如果是這樣的話，該所形 © 成之第一銀基膜18具有較大金含量可能是有利的。亦可期待 此替代具體例用於最重要之侵餘源從該濾光器之邊緣「侵襲」 的應用。 圖2顯不-使用本發明之更完整裝配。該層疊結構4〇代表 在圖1之基板10上之滅鑛層。使用一安裝黏著劑42，將該裝 配黏著至期望遽光之玻璃窗。—離型膜保持在與該安裝 黏著劑接觸之位置中，直到該裝配準備好要黏附至該玻璃窗為 ©止疊口黏著劑46確保一具有-硬塗佈層50之第二PET基 板48黏附至該裝配之其它零件。 圖3描述用以形成圖丨及2之遽光器的一系列步驟。最初， 在步驟52中提供-基板。該基板可為諸如ρΕτ之透明可挽性 材料的網狀物。在另-情況中，該基板可以是一玻璃窗，以便 直接形成各種層於該玻璃窗上。 在步驟54中’形成該電介質層之第—膜。在該較佳具體例 中’使用濺鍍技術形成-氧化銦層。在沉積該第一膜後，在步 97134065 200940339 驟56中形成該鋅基膜。此膜具有至少i5nm之厚度且與該第一 膜結合，以界定該電介質層。該鋅基膜具有至少8〇%之鋅含量。 在該較佳具體例中’使用濺鍍靶材沉積該膜，其中該等濺鍍靶 •材係結合以包括約90%鋅及10%錫。在另一情況中，鋅鋁可以 '被形成及然後氧化。 該鋅基膜提供一用於在步驟58中所形成之銀基膜的種子 層。此銀基膜包括在建立一法布立-拍若濾光器中之金屬層。 ❹該膜係至少50%銀及較佳為至少85%銀。如果將金加入該金屬 層’則可提尚抗侵钱性。 在判斷步驟6G巾，確定是否需要包含—額外對之電介質層 及金屬層。依據本發明之縣器包括至少兩個層對，以致於回 應是肯㈣。因此，該製程接續至步驟64，其巾確定是否在 第二層對中應提供觸之修改，亦即，決定是否在該第二層對 中之三層膜應該相同或不同於第—層對。如先前所述，第一層 對之鋅基膜可以比隨後層對相較之麟。亦描述在該銀基膜中 7含量的可祕改。以步職及㈣64 t之剩，在步驟 54、56及58中重複三層膜之順序。 第:=驟54、56及58中完成膜形成之第二:欠執行，遭遇 人_J斷步称60。如果兩對電介質層和金屬層係足夠的， =:中結束該製程。然而，該難具_係包括 達判斷步稀64及選擇步_及形成 -層額外膜。在料三層對之形成後，可叫_62中結束 97134065 200940339 該襄程然而，對於圖】任選包含之膜那及耶，在步驟66 中參數的選擇包括在返回至步驟54時，刪除該銀基層。 雖然未顯示於圖3之步驟的流針，該縣器僅管常見包括 如圖2之硬塗層50的其它零件’但是之後可以將該滤光器附 著至一玻璃窗。 【圖式簡單說明】

圖1係依據本發明之較佳具體例在一基板上之一廣叠結構 的側視圖。 圖2係一包含本發明之濾光器裝置的侧視圖。 圖3係用以形成圖}之濾光器的一連串步驟。 【主要元件符號說明】 10 可撓性聚合基板 12 層對 14 層對 16 層對 18 金屬層 20 金屬層 22 金屬層 24 透明電介質膜 26 透明電介質膜 28 透明電介質膜 30 鋅基膜 97134065 ❹ 12 200940339 32 鋅基膜 34 鋅基膜 36 透明電介質膜 38 辞基膜 40 層疊結構 42 安裝黏著劑 46 疊合黏著劑 48 第二PET基板 50 硬塗佈層 97134065 13

Claims (1)

1. 200940339 七、申請專利範圍： 1. 一種提供一濾光器之方法，包括： 形成-層叠結構於—基板上，以包括成對電介質層和金屬 層，包括以下面方式界定每一對： ' 職電介賊做為魏介質層之-第-膜，該透 明電介質膜具有至少1.1之折射率； 形成一鋅基難為該電介質層之H，該鋅基膜具 ❹有至少80%之鋅含量及具有至少15簡之厚度；以及 瓜成銀基膜做為該金屬層，該銀基膜係與該鋅基膜接 觸。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其巾，形賴層疊結構以 包括該等對之步驟包括：形成相鄰於該基板之對的辞基膜係比 遠離該基板之每一對的辞基膜薄。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，形成該銀基膜之步 ❹驟包括：沉積銀及金之合金，其中係包括該金以控制該層疊結 構之侵姓。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中，沉積該合金之步驟 包括：根據與該基板之距離，刻意在該等銀基膜間加入不同百 分比之金。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，離該基板最遠之銀 基膜係形成具有比離該基板最近之銀基膜較高百分比的金。 6·如申請專利範圍第1項之方法，基於促進該銀基膜之形 97134065 14 200940339 成，進一步包括選擇該鋅基膜之厚度及選擇該鋅含量之百分 比。 7. 如申請專利範圍第1項之方法’其中，形成該等成對電介 ' 質層和金屬層之透明電介質膜的步驟包括：使用賤鑛技術沉積 * 銦基膜。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，形成該鋅基膜係提 供一臈厚度於15nm至40nm之範圍。 © 9.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括附著該層疊結 構至一玻璃窗。 10. —種濾光裝置，包括： 一透明基板；以及 一層疊結構，位於該基板上，該層疊結構包括成對電介質層 和金屬層，以下面方式界定每一對·· —透明電介質膜’做為該電介質層之-第-膜，該透明 ❹電介f膜具有至少1.1之折射率； ，鋅基膜’做為該電介質層之一第二膜，該辞基膜具有 ⑸之鋅含量及具有於15nm至40nm範圍之厚度；以及 -銀金膜’做為該金屬層，該銀金膜係與該鋅基臈接觸。 . ⑴如申請專利範圍第1〇項之濾光裝置，其中，相鄰於該基 二成對電介質層和金屬層中的鋅基膜係比其它每一對之鋅 基膜涛。 如申請專利範11第11項之航裝置，其中，每-鋅基膜 97134065 200940339 係為辞錫或鋅鋁，及該鋅含量係約90%。 13.如申請專利範圍第10項之濾光裝置，其中，每一透明電 介質膜係氧化銦。 ' 14.如申請專利範圍第10項之濾光裝置，其中，離該基板最 * 遠之成對電介質層和金屬層中的銀金膜具有比其它每一對之 銀金膜高的金含量。 15. 如申請專利範圍第10項之濾光裝置，其中，該基板係附 者至'玻璃_。 16. 如申請專利範圍第10項之濾光裝置，包括3對之電介質 層和金屬層。 17. 如申請專利範圍第10項之濾光裝置，其中，每一透明電 介質膜係三氧化二銦（In2〇3)。

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