Низкоэмиссионное стекло и способ его получения



Низкоэмиссионное стекло и способ его получения
Низкоэмиссионное стекло и способ его получения
Низкоэмиссионное стекло и способ его получения

 


Владельцы патента RU 2561419:

Эл Джи ХОСИС, ЛТД. (KR)

Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионному стеклу и способу его получения. Низкоэмиссинное стекло содержит низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика, сформированный на низкоэмиссионном слое, причем указанное стекло обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3 и коэффициентом пропускания в видимой области спектра 80% или более. Низкоэмиссионный слой и диэлектрический слой имеют явную границу раздела. Технический результат изобретения - обеспечение низкой эмиссионной способности и высокого коэффициента пропускания в видимой области спектра. Согласно настоящему изобретению предложен упрощенный процесс получения описанного выше низкоэмиссионного стекла, который позволяет уменьшить объем первоначальных инвестиций. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионному стеклу и способу его получения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Низкоэмиссионное стекло (low-e стекло) - это стекло, обладающее низкой эмиссионной способностью, представляющее собой функциональное стекло, полученное путем нанесения на поверхность стекла особого слоя для того, чтобы летом стекло отражало солнечное излучение, а зимой удерживало инфракрасное излучение, испускаемое находящимся в помещении нагревательным прибором, обеспечивая таким образом энергосберегающий эффект.

Обычно низкоэмиссионное стекло получают путем подачи в камеру кислорода с получением атмосферы кислорода и осаждения тонкого оксидного слоя на низкоэмиссионном слое с использованием материала металлической мишени в атмосфере кислорода.

Таким образом, низкоэмиссионное стекло, полученное таким традиционным способом, содержит первый слой диэлектрика, образованный оксидом металла на стеклянной подложке, низкоэмиссионный слой, образованный серебром (Ag) или аналогичным материалом, и второй слой диэлектрика, образованный оксидом металла, при этом указанные слои осаждаются последовательно.

Однако, поскольку, как описано выше, для такого традиционного низкоэмиссионного стекла при осаждении второго слоя диэлектрика на низкоэмиссионном слое в качестве материала мишени используют металл в атмосфере кислорода, проводящий металл, содержащийся в низкоэмиссионном слое, также окисляется из-за высокого парциального давления кислорода в камере, вследствие чего низкоэмиссионный слой и второй слой диэлектрика смешиваются друг с другом с образованием неопределенной границы раздела между ними. В результате низкоэмиссионное стекло обладает значительно большей эмиссионной способностью и не функционирует должным образом.

Для того чтобы решить эти проблемы, предварительно осаждают грунтовочный металлический хромоникелевый слой на низкоэмиссионном слое, а затем на грунтовочный слой в атмосфере кислорода осаждают слой диэлектрика, чтобы предотвратить таким образом окисление проводящего металла, содержащегося в низкоэмиссионном слое.

Хотя такой способ позволяет избежать окисления проводящего металла в низкоэмиссионном слое с тем, чтобы обеспечить низкую эмиссионную способность, он требует дополнительного нанесения на низкоэмиссионный слой грунтовочного слоя, что приводит к увеличению толщины тонкого металлического слоя и вызывает уменьшение коэффициента пропускания в видимой области спектра, что приводит к усложнению процесса в целом и увеличению производственных затрат.

Сущность изобретения

Техническая задача

Настоящее изобретение направлено на решение упомянутых выше задач и обеспечивает создание низкоэмиссионного стекла с высокой эффективностью и способа его получения, при котором диэлектрический слой формируют непосредственно на низкоэмиссионном слое без формирования грунтовочного слоя с обеспечением не только превосходной эмиссионной способности, но также и высокого коэффициента пропускания в видимой области спектра.

Техническое решение

Согласно одному аспекту настоящего изобретения низкоэмиссионное стекло содержит низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика, образованный на низкоэмиссионном слое, и обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3 и коэффициентом пропускания в видимой области спектра 70% и более.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ получения низкоэмиссионного стекла включает осаждение слоя диэлектрика непосредственно на низкоэмиссионном слое в вакууме с использованием оксида металла в качестве мишени.

Преимущества

Согласно вариантам реализации изобретения в низкоэмиссионном стекле слой диэлектрика формируют без формирования грунтовочного слоя, в то же время предотвращая окисление функционального материала, содержащегося в низкоэмиссионном слое. Соответственно, низкоэмиссионное стекло сохраняет превосходный коэффициент пропускания в видимой области и превосходные эмиссионные характеристики, тем самым обеспечивая повышенную теплоизоляцию без ущерба для хорошей видимости.

Далее, способ получения низкоэмиссионного стекла согласно вариантам реализации изобретения обеспечивает сокращение инвестиционных и материальных затрат, тем самым обеспечивая превосходную эффективность процесса.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1 представлен схематичный вид в разрезе структуры слоя низкоэмиссионного стекла согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;

На Фигуре 2 представлен график, иллюстрирующий распределение атомов между слоями низкоэмиссионного стекла, полученного путем осаждения слоя диэлектрика на низкоэмиссионном слое с использованием металла в качестве мишени в атмосфере кислорода согласно традиционному способу получения низкоэмиссионного стекла; и

На Фигуре 3 представлен график, иллюстрирующий распределение атомов между слоями низкоэмиссионного стекла, полученного путем осаждения слоя диэлектрика на низкоэмиссионном слое с использованием оксида металла в качестве анода в атмосфере аргона в вакууме в соответствии со способом получения низкоэмиссионного стекла согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.

Варианты реализации изобретения

Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионному стеклу, содержащему низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика, сформированный на низкоэмиссионном слое, и обладающему эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3 и коэффициентом пропускания в видимой области спектра 70% и более.

Далее в настоящем описании будет подробно описано низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению.

Как описано выше, низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению включает низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика, сформированный на низкоэмиссионном слое, и обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3 и коэффициентом пропускания в видимой области спектра 70% и более.

В настоящем документе термин "низкоэмиссионное стекло" относится к энергосберегающему листовому стеклу, также называемому «low-e glass», в котором тонкое покрытие из металла или оксида металла, обладающего высокой электропроводностью, нанесено на основное листовое стекло для понижения эмиссионной способности покрытия при сохранении показателей пропускания в видимой области спектра, таким образом обеспечивая превосходные теплоизолирующие характеристики.

Далее, под понятием "эмиссионная способность" понимают соотношение, в котором объект поглощает, пропускает и отражает энергию с опеределенными длинами волн. Таким образом, в настоящем изобретении эмиссионная способность указывает на степень поглощения тепловой энергии в инфракрасной области спектра. В частности, в отношении дальнего инфракрасного излучения, обладающего сильным термическим эффектом и соответствующего диапазону длин волн приблизительно от 2500 до 40000 нм, под эмиссионной способностью понимается отношение поглощенной энергии инфракрасного излучения к приложенной энергии инфракрасного излучения.

В соответствии с законом Кирхгоффа количество энергии инфракрасного излучения, поглощенное телом, эквивалентно количеству энергии вторичного излучения, и, таким образом, степень поглощения представляет собой то же, что и эмиссионная способность.

Далее, поскольку непоглощенная энергия инфракрасного излучения отражается от поверхности материала, эмиссионная способность уменьшается при увеличении степени отражения энергии инфракрасного излучения. Это отношение может быть количественно выражено следующим образом: эмиссионая способность = 1 - отражающая способность в инфракрасной области.

Эмиссионная способность может быть измерена различными способами, известными в данной области техники, включая, например, но не ограничиваясь ими, применение оборудования МК-3 в соотвествии с KSL 2514.

Для низкоэмиссионного стекла степень поглощения дальнего инфракрасного излучения, обладающего сильным термическим эффектом, т.е. эмиссионная способность, имеет большое значение при измерении показателей теплоизоляции.

Согласно настоящему изобретению низкоэмиссионное стекло может обладать эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3, предпочтительно от 0,01 до 0,2, более предпочтительно от 0,01 до 0,1 и еще более предпочтительно от 0,01 до 0,08.

Если эмиссионная способность ниже 0,01, то эффекты теплоизоляции увеличиваются вследствие отражения дальнего инфракрасного излучения, однако коэффициент пропускания в видимой области спектра может уменьшиться. Если эмиссионная способность превышает значение 0,3, то отражающая способность в дальней инфракрасной области слишком мала и таким образом ухудшаются показатели теплоизоляции.

Далее, согласно настоящему изобретению низкоэмиссионное стекло может обладать коэффициентом пропускания в видимой области спектра 70% или более, предпочтительно 80% или более и еще более предпочтительно 85% или более.

Когда коэффициент пропускания в видимой области спектра составляет менее 70%, сложно обеспечить хорошую видимость.

Как описано выше, низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению обладает низкой эмиссионной способностью и высоким коэффициентом пропускания в видимой области спектра и таким образом может быть использовано в качестве функционального стекла, обеспечивая превосходные характеристики теплоизоляции без ущерба для хорошей видимости.

Кроме того, удельное поверхностное сопротивление слоя низкоэмиссионного стекла согласно настоящему изобретению не имеет особых ограничений, поскольку низкоэмиссионное стекло может обладать превосходной эмиссионной способностью, а также превосходным коэффициентом пропускания в видимой области спектра. Например, низкоэмиссионное стекло может обладать удельным поверхностным сопротивлением слоя от 5 до 15 Ω/см2.

В настоящем документе термин "удельное поверхностное сопротивление слоя" относится к удельному сопротивлению на единицу толщины тонкого слоя. При уменьшении удельного поверхностного сопротивления слоя эмиссионная способность понижается, обеспечивая таким образом высокие показатели теплоизоляции. Соответственно, удельное поверхностное сопротивление слоя может быть использовано в качестве критерия оценки отражающей способности низкоэмиссионного стекла в инфракрасной области.

Удельное поверхностное сопротивление слоя может быть измерено различными способами, включая, например, но, не ограничиваясь ими, применение универсального измерительного прибора или четырехзондовой измерительной установки.

Если удельное поверхностное сопротивление слоя низкоэмиссионного стекла составляет менее 5 Ω/см2, то низкоэмиссионный слой должен быть толстым, чтобы коэффициент пропускания в видимой области спектра мог быть понижен. Если удельное поверхностное сопротивление слоя низкоэмиссионного стекла превышает 15 Ω/см2, то величина эмиссионной способности становится слишком большой, понижая тем самым характеристики теплоизоляции.

Низкоэмиссионный слой представляет собой функциональный слой, включающий металл с превосходной теплопроводностью для экранирования излучения инфракрасной области спектра. Низкоэмиссионный слой может содержать, но не ограничиваясь ими, по меньшей мере один из элементов группы, включающей серебро (Ag), медь (Cu), золото (Au), алюминий (Al) и платину (Pt); с точки зрения цены, цвета и низких эмиссионных показателей, предпочтительно Ag, обладающее превосходной электропроводностью.

Согласно настоящему изобретению низкоэмиссионное стекло может содержать представленные выше проводящие металлы по отдельности, может содержать проводящие металлы, легированные по меньшей мере одним из элементов группы, состоящей из никеля (Ni), палладия (Pd), Pt, Cu и Au, для повышения срока службы, а также может включать другие добавки для повышения различных функциональных характеристик.

Кроме того, толщина низкоэмиссионного слоя особенным образом не ограничена и может варьироваться, поскольку одновременно достигаются и низкая эмиссионная способность, и превосходный коэффициент пропускания в видимой области спектра. Например, низкоэмиссионный слой может иметь толщину от 8 до 35 нм, предпочтительно от 8 до 15 нм.

Если толщина низкоэмиссионного слоя составляет менее 8 нм, эмиссионная способность становится весьма высокой, тем самым затрудняя достижение эффектов теплоизоляции. Если толщина низкоэмиссионного слоя превышает 35 нм, эмиссионная способность уменьшается, однако заметно понижается коэффициент пропускания в видимой области спектра, затрудняя сохранение хорошей видимости.

В низкоэмиссионном стекле согласно настоящему изобретению слой диэлектрика может быть сформирован непосредственно на низкоэмиссионном слое.

Следует понимать, что когда указано, что слой диэлектрика "сформирован непосредственно на" низкоэмиссионном слое, это означает, что отсутствует промежуточный слой (например, грунтовочный слой) между низкоэмиссионным слоем и слоем диэлектрика, а слой диэлектрика осажден непосредственно на низкоэмиссионный слой.

Таким образом, в низкоэмиссионном стекле согласно настоящему изобретению слой может быть сформирован на низкоэмиссионном слое или, как описано выше, слой диэлектрика формируют непосредственно на низкоэмиссионном слое. Когда слой диэлектрика формируют непосредственно на низкоэмиссионном слое, возможно предотвращение понижения коэффициента пропускания в видимой области спектра или повышения эмиссионной способности, которые могут возникать из-за промежуточного слоя, процесс упрощается и объем необходимых инвестиций может быть снижен.

Слой диэлектрика может содержать, не ограничиваясь ими, по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из оксида цинка, оксида висмута (Bi), легированного индием оксида олова, легированного галлием оксида цинка и легированного алюминием оксида цинка.

Однако слой диэлектрика не ограничивается указанными выше веществами и может содержать оксиды различных металлов и оксиды металлов, легированные по меньшей мере одним из элементов, выбранным из группы, состоящей из Bi, В, Al, Si, Mg, Sb и Be, для повышения устойчивости.

Слой диэлектрика может способствовать увеличению химической устойчивости, влагостойкости и износостойкости низкоэмиссионного стекла и уменьшать эмиссионную способность низкоэмиссионного стекла.

Слой диэлектрика может иметь толщину от 10 до 100 нм, предпочтительно от 30 до 40 нм, но не ограничивается ими.

При этом, если толщина слоя диэлектрика составляет менее 10 нм, то поверхность стекла может поменять окраску. Если толщина слоя диэлектрика составляет более 100 нм, то коэффициент пропускания в видимой области спектра может понизиться.

Более того, низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению может также включать слой диэлектрика, сформированный на нижней поверхности низкоэмиссионного слоя.

То есть слой диэлектрика формируют также между стеклянной подложкой и низкоэмиссионным слоем. Слой диэлектрика предназначен для предотвращения загрязнений не только поверхности стеклянной подложки, но и загрязнений низкоэмиссионного слоя из-за ионов Na+ или аналогичных ионов, а также повышает адгезию между стеклянной подложкой и низкоэмиссионным слоем и эмиссионную способность.

Далее, низкоэмиссионный слой согласно настоящему изобретению может также включать внешний слой, сформированный на слое диэлектрика, который, в свою очередь, сформирован на низкоэмиссионном слое.

Внешний слой предохраняет поверхность низкоэмиссионного стекла и придает устойчивость. Внешний слой может содержать любой материал, в общем случае применяемый в данной области техники для получения защитных покрытий, но не ограничивается этими материалами. Например, внешний слой может содержать нитрид кремния (SiN), легированный алюминием нитрид кремния (SiAlN) или оксинитрид кремния (SiNOx).

Низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению может также содержать подслой, сформированный на нижней поверхности низкоэмиссионного слоя.

Подслой защищает подложку низкоэмиссионного стекла и придает износостойкость. Подслой может содержать любой материал, в общем случае применяемый в данной области техники для получения подслоев, но не ограничивается этими материалами. Например, подслой может содержать нитрид кремния (SiN), легированный алюминием нитрид кремния (SLAlN) или оксинитрид кремния (SiNOx).

Как описано выше, низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению обладает превосходными показателями теплоизоляции и превосходным коэффициентом пропускания в видимой области спектра вследствие низкой эмиссионной способности и таким образом может широко применяться в качестве стекла для строительства или автомобилей, где требуется теплоизоляция и хорошая видимость.

Однако низкоэмиссионное стекло согласно настоящему изобретению не ограничивается указанными выше областями применения и может применяться в качестве стекла для различных областей, где требуются высокие показатели теплоизоляции и хорошая видимость. Далее, поскольку низкоэмиссионное стекло не предполагает осаждения дополнительного слоя для поддержания эмиссионной способности и улучшения коэффициента пропускания в видимой области спектра, стоимость процесса снижается, а стекло, таким образом, может быть пригодно для получения больших листов стекла.

Далее, низкоэмиссионное стекло согласно одному варианту реализации настоящего изобретения будет описано со ссылкой на Фигуру 1. Данный вариант реализации представлен исключительно с целью иллюстрации изобретения и ни в коем случае не должен рассматриваться как ограничивающий настоящее изобретение.

На Фигуре 1 представлен схематичный вид в разрезе структуры слоя низкоэмиссионного стекла согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.

В соответствии с Фигурой 1 низкоэмиссионное стекло согласно варианту реализации содержит подложку 110, слой диэлектрика 130, низкоэмиссионный слой 150 и слой диэлектрика 170.

Слой диэлектрика 130, низкоэмиссионый слой 150 и слой диэлектрика 170 последовательно формируют на подложке 110, а дополнительный слой (например, грунтовочный слой), обладающий низкой электропроводностью, между слоем диэлектрика 130 и низкоэмиссионным слоем 150 или между низкоэмиссионным слоем 150 и слоем диэлектрика 170 не формируют, тем самым не понижая коэффициент пропускания в видимой области спектра.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ получения низкоэмиссионного стекла, который включает осаждение в вакууме слоя диэлектрика непосредственно на низкоэмиссионный слой с использованием в качестве мишени оксида металла.

При этом осаждение можно проводить в вакууме, например, при рабочем давлении от 1 до 10 мТорр (мкм рт.ст.), предпочтительно от 2 до 6 мТорр, и более предпочтительно от 3 до 5 мТорр.

Если рабочее давление составляет менее 1 мТорр, осаждаемый материал, обладая большой энергией, оказывает воздействие на слои, тем самым ухудшая качество слоев. Если рабочее давление превышает 10 мТорр, то средняя длина свободного пробега частиц уменьшается, тем самым затрудняя осаждение.

Далее, с целью создания вакуума для осаждения могут быть использованы различные инертные газы, в общем случае применяемые в данной области техники. Инертный газ может включать, не ограничиваясь ими, азот и аргон, предпочтительно аргон.

Для проведения процесса осаждения в атмосфере инертного газа количество введенного инертного газа может составлять, не ограничиваясь указанными значениями, от 10 до 100 стандартных кубических сантиметров в минуту (станд. см3/мин).

Если количество инертного газа меньше 10 станд. см3/мин, то инертный газ имеет низкое парциальное давление и плазменного воспламенения струи не происходит, что уменьшает эффективность осаждения. Если количество инертного газа превыщает 100 станд. см3/мин, то инертный газ имеет слишком высокое парциальное давление и средняя длина свободного пробега частиц уменьшается, вследствие чего осаждение не происходит или же свойства слоев могут быть ухудшены из-за молекул газа.

Далее, способ осаждения может включать, не ограничиваясь ими, любой из способов осаждения в вакууме, применяемых в данной области техники для осаждения функциональных слоев на стекле.

Например, для осаждения могут использоваться любой способ вакуумного осаждения в вакууме и любые способы испарения, включающие резистивное термическое испарение, электронно-лучевое испарение, лазерное испарение и плазменное распыление. Предпочтительно применение плазменного напыления.

Плазменное напыление способно обеспечивать однородность слоя, большую силу адгезии тонкого слоя и позволяет применять различные материалы, такие как металл, сплавы, соединения и непроводящие материалы при формировании слоя. Далее, плазменная струя позволяет охлаждать мишень и использовать большую мишень, подходящую для получения большого тонкослойного стекла. Примеры плазменного напыления могут включать напыление на постоянном токе, радиочастотное напыление, магнетронное напыление, реактивное напыление и тому подобное.

При применении плазменного напыления слой диэлектрика может осаждаться при входной мощности от 1 до 5 Вт/см2.

Если входная мощность составляет менее 1 Вт/см2, то скорость осаждения мала, что приводит к понижению производительности, и уменьшается сила сцепления между осажденным слоем и подложкой. Если входная мощность превышает 5 Вт/см2, то может повреждаться подложка или исходный материал, из которого изготовлена мишень, может разрушиться или расплавиться, что приводит к значительному повреждению технологического оборудования.

Например, при способе получения низкоэмиссионного стекла с помощью плазменного напыления в вакуумную камеру подают инертный газ, такой как аргон, и к катоду, на котором установлен материал мишени, прикладывают напряжение. В этом случае электроны, испускаемые катодом, сталкиваются с атомами аргона с образованием из аргона ионов (Ar+). При этом атомы аргона возбуждаются, что приводит к испусканию электронов и в то же время испусканию энергии, вследствие чего образуется тлеющий разряд с образованием плазмы, в которой одновременно существуют ионы и электроны.

Ввиду высокой разности потенциалов ионы Аг+в плазме быстро перемещаются к катоду (мишени), т.е. к оксиду металла, и сталкиваются с поверхностью мишени, вследствие чего испускаются атомы мишени с образованием тонкого слоя на низкоэмиссионном слое, таким образом осаждая слой диэлектрика.

При способе получения низкоэмиссионного стекла согласно настоящему варианту реализации изобретения, когда слой диэлектрика осаждают на низкоэмиссионном слое, осаждение может быть осуществлено в вакууме вместо атмосферы кислорода высокого давления. Таким образом возможно избежать окисления металлических материалов в низкоэмиссионном слое даже без нанесения грунтовочного слоя, препятствующего окислению низкоэмиссионного слоя.

Соответственно, поскольку низкоэмиссионный слой не окисляется, способ согласно настоящему варианту реализации может обеспечивать сохранение превосходных эмиссионных показателей без формирования грунтовочного слоя, препятствующего окислению низкоэмиссионного слоя, тем самым предотвращая уменьшение коэффициента пропускания в видимой области спектра, которое может иметь место вследствие нанесения грунтовочного слоя с низкой электропроводностью.

Примеры

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно на основании следующих примеров и примеров для сравнения. Настоящие примеры представлены исключительно с целью иллюстрации изобретения и ни в коем случае не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение.

Пример 1

Получали подложку из флоат-стекла размером 370 мм × 470 мм × 6 мм. Перед нанесением слоя создавали вакуум путем удаления воздуха до достижения рабочего давления в вакуумной камере 5 мТорр, а затем устанавливали в камеру стеклянную подложку. При этом предварительно размещали оксид цинка в качестве материала мишени на катоде камеры.

Далее подавали в камеру аргон при скорости подачи газа 30 станд. см3/мин и генерировали плазму с применением входной мощности 1,4 Вт/см2. Соответственно, осаждали атомы мишени на стеклянной подложке, формируя таким образом первый слой диэлектрика, состоящий из оксида цинка.

Аналогичным образом предварительно размещали серебро (Ag) в качестве материала мишени на катоде, после чего вводили аргон при скорости подачи газа 20 станд. см3/мин и использовали входную мощность 0,8 Вт/см2, формируя таким образом низкоэмиссионный слой на первом слое диэлектрика. Далее размещали оксид цинка на катоде в качестве материала мишени, после чего вводили аргон при скорости подачи газа 30 станд. см3/мин и использовали входную мощность 1,4 Вт/см2, формируя таким образом на низкоэмиссионном слое второй слой диэлектрика.

В полученном низкоэмиссионном стекле первый слой диэлектрика на стеклянной подложке имел толщину 35 нм, низкоэмиссионный слой имел толщину 10 нм, а второй слой диэлектрика на низкоэмиссионном слое имел толщину 45 нм.

Пример 2

Низкоэмиссионное стекло получали способом, аналогичным описанному в Примере 1 с тем отличием, что осаждение проводили таким образом, что низкоэмиссионный слой имел толщину 11,5 нм, а второй слой диэлектрика имел тощину 59 нм.

Пример 3

Низкоэмиссионное стекло изготавливали способом, аналогичным описанному в Примере 1 с тем отличием, что осаждение проводили таким образом, что низкоэмиссионный слой имел толщину 11,5 нм.

Пример для сравнения 1

Низкоэмиссионное стекло получали способом, аналогичным описанному в Примере 1 с тем отличием, что на первом слое диэлектрика, сформированном на стеклянной подложке, осаждали первый грунтовочный слой с использованием в качестве материала мишени сплава хрома и никеля при введении аргона со скоростью подачи газа 30 станд. см3/мин и использовании входной мощности 0,8 Вт/см2; низкоэмиссионный слой осаждали на первом грунтовочном слое; второй грунтовочный слой осаждали на низкоэмиссионном слое с использованием в качестве материала мишени сплава хрома и никеля при введении аргона со скоростью подачи газа 30 станд. см3/мин и использовании входной мощности 0,8 Вт/см2 и осаждали второй слой диэлектрика на втором грунтовочном слое с использованием оксида цинка в качестве материала мишени.

При этом первый грунтовочный слой и второй грунтовочный слой каждый в отдельности имели толщину 1,5 нм.

Пример для сравнения 2

Низкоэмиссионное стекло получали способом, аналогичным описанному в Примере 1 с тем отличием, что первый слой диэлектрика и второй слой диэлектрика осаждали с использованием цинка в качестве материала мишени в атмосфере кислорода высокой плотности, в которой кислород и аргон смешивали при скорости подачи каждого из газов 20 станд. см3/мин и осаждали первый грунтовочный слой на первом слое диэлектрика с использованием сплава хрома и никеля в качестве материала мишени аналогично Примеру для сравнения 1, после чего осаждали низкоэмиссионный слой на первом грунтовочном слое.

При этом первый грунтовочный слой имел толщину 1,5 нм.

Пример для сравнения 3

Низкоэмиссионное стекло получали способом, аналогичным описанному в Примере для сравнения 2 с тем отличием, что первый грунтовочный слой не был сформирован и низкоэмиссионный слой осаждали непосредственно на первом слое диэлектрика.

Примеры испытаний

1. Эмиссионная способность и коэффициент пропускания в видимой области спектра

Эмиссионную способность и коэффициент пропускания в видимой области спектра низкоэмиссионных стекол согласно Примеру 1 и Примерам для сравнения 1-3 измеряли с применением прибора для измерения эмиссионной способности (INGLAS TIR 100-2) и спектрофотометра (Модель Shimadzu solid spec 3700), результаты представлены в Таблице 1.

Таблица 1
Структура слоя Эмиссионная способность (ε) Коэффициент пропускания в видимой области (VT)
Низкое парциальное давление кислорода Пример 1 ZAZ 0,078 86,7
Пример для сравнения 1 ZNANZ 0,086 56,2
Высокое парциальное давление кислорода Пример для сравнения 2 Z*ANZ* 0,062 68
Пример для сравнения 3 Z*AZ* 0,882 63
Z: Слой диэлектрика, осажденный с применением оксида цинка
Z*: Слой диэлектрика, осажденный с применением цинка
ε: Эмиссионная способность
N: Хромоникелевый слой
VT: Коэффициент пропускания в видимой области (%)
А: Серебряный слой (Ag)

Как показано в Таблице 1, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру 1, полученное путем вакуумного осаждения первого слоя диэлектрика и второго слоя диэлектрика с использованием оксида цинка в атмосфере аргона, демонстрирует превосходный коэффициент пропускания в видимой области спектра по сравнению с низкоэмиссионным стеклом согласно Примеру для сравнения 1, полученному способом, аналогичным описанному в Примере 1 с тем отличием, что хромоникелевые слои были сформированы на верхней и нижней поверхностях серебряного слоя, выступавшего в качестве грунтовочного слоя.

Таким образом, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру 1 обладало низкой эмиссионной способностью (0,078) и демонстрировало превосходный коэффициент пропускания (86,7%) по сравнению с низкоэмиссионными стеклами согласно Примерам для сравнения 1 и 2.

Далее, что касается оптических характеристик низкоэмиссионного стекла согласно Примеру для сравнения 2, полученного путем вакуумного осаждения второго слоя диэлектрика с использованием цинка в качестве материала мишени в атмосфере кислорода высокой плотности, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 2 препятствовало окислению низкоэмиссионного слоя вследствие нанесения грунтовочного слоя и проявляло низкую эмиссионную способность 0,062, однако обладало низким коэффициентом пропускания в видимой области спектра 68% вследствие нанесения грунтовочного слоя. Низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 3, полученное путем осаждения первого слоя диэлектрика и второго слоя диэлектрика с использованием цинка в качестве материала мишени в атмосфере кислорода высокой плотности без формирования грунтовочного слоя, обладало довольно высокой эмиссионной способностью и низким коэффициентом пропускания в видимой области спектра.

2. Удельное сопротивление слоя и оптические характеристики

Далее измеряли удельное сопротивление слоя, эмиссионную способность и коэффициент пропускания в видимой области спектра каждого из низкоэмиссионных стекол согласно Примерам 1-3 и Примеру для сравнения 1, результаты представлены в Таблице 2.

Таблица 2
Структура слоя Удельное сопротивление слоя (Ω/см2) Оптические характеристики
Средняя величина Стандартное отклонение Эмиссионная способность (ε) Коэффициент пропускания в видимой области (VT)
Пример 1 ZAZa 7,44 0,90 0,078 86,7
Пример 2 ZAZb 7,12 0,50 0,065 85,6
Пример 3 ZAZc 8,96 0,73 0,063 88,3
Пример для сравнения 1 ZNANZ 8,92 0,46 0,086 56,2
Z: Слой диэлектрика, осажденный с применением оксида цинка
N: Хромоникелевый слой
А: Серебряный слой (Ag)

Как показано в Таблице 2, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру 2 обладало наименьшей средней величиной удельного сопротивления слоя, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру 3 обладало наименьшей эмиссионной способностью и низкоэмиссионные стекла согласно Примерам 1-3 и Примеру для сравнения 1 обладали приемлемым удельным сопротивлением слоя и эмиссионной способностью.

Однако низкоэмиссионные стекла согласно Примерам 1-3 проявляли примечательно высокий коэффициент пропускания в видимой области спектра по сравнению с низкоэмиссионным стеклом согласно Примеру для сравнения 1.

К тому же, по сравнению с низкоэмиссионными стеклами согласно Примерам 1-3, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 1 содержало хромоникелевый слой, обладающий более низким удельным сопротивлением слоя, чем оксид цинка в аналогичной структуре. В результате низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 1 имело меньшую среднюю величину удельного сопротивления слоя, чем низкоэмиссионное стекло согласно Примеру 3. Однако в грунтовочном слое, сформированном из металла, такого как сплав хрома и никеля, даже небольшое увеличение толщины слоя при осаждении значительно влияет на коэффициент пропускания в видимой области спектра, и, таким образом, низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 1 проявляло заметно уменьшенный коэффициент пропускания в видимой области спектра.

Низкоэмиссионные стекла согласно Примерам 1-3, напротив, сохраняли превосходные эмиссионные показатели и в то же время демонстрировали превосходный коэффициент пропускания, составляющий 80% и более, без образования хромоникелевого слоя.

3. Измерение элементного состава второго слоя диэлектрика

Элементный анализ осуществляли с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), проводя травление методом распыления с использованием частиц аргона на поверхности низкоэмиссионных стекол согласно Примеру 1 и Примеру для сравнения 3.

В результате в соответсвии с Фигурой 2 низкоэмиссионное стекло согласно Примеру для сравнения 3, полученное путем осаждения слоя диэлектрика на низкоэмиссионном слое с использованием металла в качестве мишени в атмосфере кислорода высокой плотности согласно традиционному способу получения низкоэмиссионного стекла, содержало смешанные друг с другом низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика, вследствие чего на поверхности второго слоя диэлектрика было обнаружено серебро и имел место эффект смешения, при котором серебро выходило на поверхность.

В настоящем испытании участок, подвергаемый травлению в течение короткого промежутка времени, представлял собой поверхность тонкого мультислоя. Как показано на Фигуре 2, в низкоэмиссионном стекле согласно Примеру для сравнения 3 некоторое количество серебра, образующего низкоэмиссионный слой, выделилось на поверхность, а на границе второго слоя диэлектрика и низкоэмиссионного слоя были обнаружены следовые количества серебра.

В низкоэмиссионном стекле согласно Примеру 1, согласно Фигуре 2, напротив, серебро на поверхности не было обнаружено в течение заданного времени травления, серебро равномерно распределилось в низкоэмиссионном слое. Соответственно, низкоэмиссионный слой и слой диэлектрика были четко разделены.

1. Низкоэмиссионное стекло, содержащее:
подложку,
низкоэмиссионный слой, имеющий толщину от 5 до 35 нм, сформированный на подложке; и
слой диэлектрика, имеющий толщину от 10 до 100 нм, сформированный непосредственно на низкоэмиссионном слое в вакууме без кислорода с использованием оксида металла в качестве мишени таким образом, что указанный низкоэмиссионный слой и указанный диэлектрический слой имеют явную границу раздела;
при этом указанное низкоэмиссионное стекло обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3, коэффициентом пропускания в видимой области спектра, равным 80% или более, и обладает удельным поверхностным сопротивлением от 5 до 15 Ω/см2.

2. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, отличающееся тем, что низкоэмиссионное стекло обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,2.

3. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, отличающееся тем, что низкоэмиссионный слой содержит по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, меди, золота, алюминия и платины.

4. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, отличающееся тем, что слой диэлектрика содержит по меньшей мере одно из соединений, выбранных из группы, состоящей из оксида цинка, оксида алюминия, оксида циркония, диоксида кремния, оксида олова, оксида титана, оксида висмута, легированного индием оксида олова, легированного галлием оксида цинка и легированного алюминием оксида цинка.

5. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, дополнительно содержащее слой диэлектрика, сформированный на нижней поверхности низкоэмиссионного слоя.

6. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, дополнительно содержащее внешний слой, сформированный на слое диэлектрика.

7. Низкоэмиссионное стекло по п. 1, дополнительно содержащее подслой, сформированный между подложкой и низкоэмиссионным слоем.

8. Способ получения низкоэмиссионного стекла, включающий:
получение низкоэмиссионного слоя непосредственно на стеклянной подложке;
осаждение в вакууме без кислорода слоя диэлектрика непосредственно на указанный низкоэмиссионный слой с использованием оксида металла в качестве мишени таким образом, что указанный низкоэмиссионный слой и указанный диэлектрический слой имеют явную границу раздела,
при этом
указанный низкоэмиссионный слой имеет толщину от 5 до 35 нм,
указанный слой диэлектрика имеет толщину от 10 до 100 нм, и
указанное низкоэмиссионное стекло обладает эмиссионной способностью от 0,01 до 0,3, коэффициентом пропускания в видимой области спектра, равным 80% или более, и обладает удельным поверхностным сопротивлением от 5 до 15 Ω/см2

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что осаждение проводят в вакууме при рабочем давлении от 1 до 10 мТорр (от 1 до 10 мкм рт. ст.).

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что осаждение проводят в атмосфере аргона.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что аргон подают в количестве от 10 до 100 станд. см3/мин.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что осаждение проводят с использованием плазменного напыления.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что осаждение проводят с помощью плазмы, получаемой путем приложения входной мощности от 1 до 5 Вт/см2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу формирования покрытия и покрытию из диоксида титана, содержащему кристаллы с размером кристаллитов менее 35 нм. .
Изобретение относится к области разработки и эксплуатации электрообогреваемых стеклоизделий, представляющих собой прозрачные элементы кабины различных видов транспортных средств.

Изобретение относится к подложке из стекла или керамики, поверхность которой защищена от органического загрязнения, вызванного мастиками, использующимися в качестве уплотнений и содержащими кремнийорганические материалы типа силиконов.

Изобретение относится к нанесению тонких слоев, т.е. .
Зеркало // 2159217
Изобретение относится к области оптических инструментов, создающих световое изображение предметов любой геометрической конфигурации. .

Изобретение относится к металлорганическим порошкообразным соединениям, предназначенным для образования слоя окиси олова на прозрачном субстрате, особенно на стекле, способом пиролиза.

Изобретение относится к изготовлению известково-натриевых силикатных стекол с прозрачными электропроводными покрытиями, отражающими инфракрасное излучение, которые могут быть использованы в дисплеях на жидком кристалле.
Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано при производстве различных стеклянных изделий, например, бутылки, листового стекла, а также при производстве изделий из керамики. Способ производства продукции из стекла включает следующие этапы: подготовку сырья, составление шихты, варку стекломассы, формование изделий и их последующее охлаждение. После этапа формования на поверхность изделия наносят состав, содержащий оловоорганические или титаноорганические соединения для упрочнения стекла с одностенными углеродными нанотрубками (ОНТ), при этом содержание ОНТ в составе составляет от 0,005% до 0,2% от его общей массы. Техническим результатом изобретения является повышение прочности стеклоизделий, уменьшение расхода сырья.

Изобретение относится к способам ангобирования строительных и отделочных материалов, в частности стеклокремнезита. Способ ангобирования стеклокремнезита включает измельчение и рассев беложгущейся глины, плазменное напыление покрытия на поверхность стеклокремнезита и контроль качества, при этом производят усреднение беложгущейся глины и добавление к ней боя стекла, прошедшего измельчение, рассев и усреднение при массовом соотношении 1:1 соответственно, подачу предварительно подготовленной механической смеси в порошковый питатель и плазменное напыление смеси при мощности плазмотрона 6,0 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,4 м3/мин. Техническим результатом изобретения является увеличение прочности сцепления покрытия и его морозостойкости при более низкой мощности работы плазмотрона. 2 табл., 1 пр.
Наверх