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一种减反射镀膜结构
申请号	CN201810607802.7	申请日	2018-06-13	公开(公告)号	CN108441837B	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	天津南玻节能玻璃有限公司; 中国南玻集团股份有限公司;			发明人	刘双; 张荣光; 胡冰; 杜彦;
摘要	本发明提供一种减反射镀膜结构，在透明基片的一面或两面，各自独立镀制有减反射功能膜层，所述减反射功能膜层自玻璃基片向外依次为中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层。本发明在有效降低玻璃表面反射的同时，降低大角度范围内干扰色变化，使整体膜层具有可钢化及可弯钢性能，实现最大尺寸为3.3m*12m减反射玻璃的生产。
权利要求	1.一种减反射镀膜结构，在透明基片的一面或两面，各自独立镀制有减反射功能膜层，所述减反射功能膜层自玻璃基片向外依次为中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层，所述中折射率膜层的折射率在1.6‑1.75之间，所述高折射率膜层的折射率在2.0‑2.5之间，所述低折射率膜层的折射率在1.45‑1.5之间，所述中折射率膜层的膜层厚度在80‑92nm之间，所述高折射率膜层的膜层厚度在125‑140nm之间，所述低折射率膜层的膜层厚度在80‑ 100nm之间，所述中折射率膜层的膜层材料为SiNxOy、SiBNxOy、SiTiNxOy、SiAlNxOy、SiZrNxOy，所述高折射率膜层的膜层材料为SiNx，所述低折射率膜层的膜层材料为SiOx、SiTiOx。 2.根据权利要求1所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述透明基片的折射率在1.5‑ 1.52之间，厚度在3‑20mm之间，所述透明基片为玻璃或有机透明塑料。 3.根据权利要求1所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述减反射功能膜层均通过磁‑3 控溅射制成，真空度控制在3 8*10 mbar之间，所述中折射率膜层的靶材选自Si、SiB、SiTi、~ SiAl、SiZr中的一种或几种，其中SiB靶中B的含量为0.4‑0.6w%，SiTi靶中Ti的含量为10‑ 20w%，SiAl靶中Al的含量为5‑15w%，SiZr靶中Zr的含量为20‑40w%，溅射成膜时在氧气和氮气气氛下成膜，氧气和氮气的体积比为1:4‑2:3，Ar气量为400‑800sccm；所述高折射率膜层的靶材选自Si时，在氮气和氩气气氛下溅射成膜，所述低折射率膜层的靶材选自Si、SiTi中的一种或几种，在氧气和氩气气氛下溅射成膜，Ar气量为400‑ 800sccm。 4.根据权利要求1所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述中折射率膜层和高折射率膜层的折射率差值大于0.3，所述高折射率膜层和低折射率膜层的折射率差值大于0.5。 5.根据权利要求1所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层中，其中至少两个相邻膜层中含有相同的组成元素。 6.根据权利要求1所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述减反射功能膜层之上还设置有保护膜层，所述保护膜层的折射率在1.4‑2.3之间，厚度在2‑20nm之间。 7.根据权利要求6所述的减反射镀膜结构，其特征在于，所述保护膜层的材料为SiC、ZrOx、易清洁膜、或防指纹液膜。
说明书全文	一种减反射镀膜结构技术领域 [0001] 本发明属于玻璃深加工技术领域，具体涉及一种大角度范围内单色调的减反射光学镀膜玻璃。背景技术 [0002] 目前，对于减反射膜及减反射镀膜结构产品的制备，一般是采用化学方法及物理方法两种方式进行制备。化学方法一般是采用溶胶凝胶法或使用有机喷涂等方式，使减反层置于玻璃表面，从而实现玻璃或其它基片具有减反射效果，如专利CN103782203A，2017年5月7日公开，及CN102533040A，2012年7月4日公开等。而现有物理镀膜方法主要是采用溅射的方式，将减反射层镀制在玻璃或其它基底的表面，从而达到减反射效果，但该类专利技术，都是采用纯无机材料高/低或者低/高折射率搭配形式，用溅射成膜的方式实现减反射效果，膜层厚度较厚，结构较为复杂，一般至少为5层膜结构，甚至更多。这类膜层结构具有诸多缺陷：(1)严重影响生产效率及生产质量，同时存在调试难度较大，调试时间长等问题，不利于减反射镀膜结构的大面积生产；(2)减反射效率低，效果不显著，透过率没有显著增加；(3)膜层结构复杂，难以进行钢化处理；(4)大角度观察范围内容易出现色调变化大，容易出现跨轴变色或发红现象；(5)膜层表面易划伤磨损，不易清洁。发明内容 [0003] 本发明的目的在于提供一种减反射镀膜结构，能够通过合理的膜层结构及光谱设计优化，简化膜层结构，采用磁控溅射或其它的物理或化学沉积方式，将其逐层镀制在玻璃表面，在有效降低玻璃表面反射的同时，降低大角度范围内干扰色变化。并通过材料选取、溅射方式及气氛的调整，使整体膜层具有可钢化及可弯钢性能，从而实现最大尺寸为3.3m12m减反射玻璃的生产，实现先镀后钢的加工流程，大大提高了生产效率，并降低了生产成本。 [0004] 本发明的减反射镀膜结构，在玻璃基片的一面或两面，各自独立镀制有减反射功能膜层，所述减反射功能膜层自玻璃基片向外依次为中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层。 [0005] 其中，所述玻璃基片的折射率在1.5‑1.52之间，是镀膜层的承载基体，厚度优选在3‑20mm之间，也可以为其他形式的基片，如有机透明塑料等，玻璃表面优选进行清洗抛光处理，有助于提高与膜层的结合强度。 [0006] 其中，所述中折射率膜层的折射率在1.6‑1.75之间，折射率较玻璃基片略高。膜层厚度在80‑92nm之间。优选的膜层材料为SiNxOy、SiBNxOy、SiTiNxOy、SiAlNxOy、SiZrNxOy。采用磁控溅射进行镀膜时，靶材选自Si、SiB、SiTi、SiAl、SiZr中的一种或几种，其中SiB靶中B的含量为0.4‑0.6w％，SiTi靶中Ti的含量为10‑20w％，SiAl靶中Al的含量为5‑15w％，SiZr靶中Zr的含量为20‑40w％，溅射成膜时在氧气、氮气和氩气气氛下成膜，氧气和氮气的体积比为1:4‑2:3，Ar气量为400‑800sccm。 [0007] 其中，所述高折射率膜层的折射率在2.0‑2.5之间。膜层厚度在125‑140nm之间。优选的膜层材料为SiNx、SiAlNx、SiBNx、SiTiNx、SiZrNx、TiOx、NbOx、ZrOx。采用磁控溅射进行镀膜时，靶材选自Si、SiAl、SiB、SiTi、SiZr时，在氮气气氛下溅射成膜，形成膜层为SiNx、SiAlNx、SiBNx、SiTiNx、SiZrNx；靶材选自TiOx、NbOx、ZrOx时，在氩气和微氧气(氧气浓度2～10v％)气氛下溅射成膜，形成膜层仍为TiOx、NbOx、ZrOx。 [0008] 其中，所述低折射率膜层的折射率在1.45‑1.5之间。膜层厚度在80‑100nm之间。优选的膜层材料为SiOx、SiBOx、SiTiOx、SiAlOx、SiZrOx。采用磁控溅射进行镀膜时，靶材选自Si、SiB、SiAl、SiTi中的一种或几种，在氩气和氧气气氛下溅射成膜，Ar气量为400‑800sccm。 [0009] 进一步，所述减反射功能膜层中，合金膜层还可以为相应的单金属靶材共溅射获得，通过调整溅射功率或电流的大小控制不同元素的溅射比例，这是溅射过程中容易实现的。 [0010] 其中，所述中折射率膜层和高折射率膜层的折射率差值大于0.3，所述高折射率膜层和低折射率膜层的折射率差值大于0.5。折射率的差值保证了减反射效果的稳定。 [0011] 其中，所述中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层中，其中至少两个相邻膜层中含有相同的组成元素，从而可以提高膜层间的结合力水平。例如相邻两层SiNx与SiOx，都含有相同组分Si元素，相邻两层NbOx与SiNxOy，都有氧气(元素)参与溅射成膜。 [0012] 本发明中上述减反射功能膜层中各膜层的优选材料具有良好的耐酸碱腐蚀性能、耐候性、或抗损伤性能，使得膜层能够实现可钢化操作，可以单片使用。若对上述性能没有严格的特殊要求，可以选择折射率范围内的其他材料，如ZnO、ZnSnOx、AZO等，可在非钢化条件下进行应用。 [0013] 其中，所述减反射功能膜层之上还设置有保护膜层，所述保护膜层的折射率在1.4‑2.3之间，厚度在2‑20nm之间。保护膜层的材料为SiC、ZrOx、易清洁膜、防指纹液膜等，可以市购或自行制作原材料进行喷涂。上述SiC和ZrOx材料为硬质材料，能够提高膜层的耐划伤性能；易清洁膜和防指纹液能够便于安装及使用过程中的膜层清洁。易清洁膜和防指纹液膜的成膜可以将市场上销售的易清洁液或防指纹液通过喷涂的方式镀制在膜层的表面。上述保护层材料均具备一定的高温稳定性，不会影响产品的钢化性能。保护层的厚度控制在较小范围内，一方面提高生产效率，另一方面满足对色调的控制。 [0014] 本发明所提供的单色调减反射镀膜结构，采用磁控溅射法离线镀膜的工艺方式，‑3只采用最多2～3种镀膜靶材材料，真空度控制在3～810 mbar之间，通过气氛的调节，实现单面镀制膜层结构低至3层的减反射镀膜工艺，膜层材料折射率搭配形式为中/高/低结构，并应用光学干涉原理将其镀制在玻璃表面，使玻璃呈现出优异的减反射效果，从而达到大尺寸、大批量生产并用于公建装饰幕墙的目的。另外，由于简化了膜层结构，由此带来的好处就是调试难度大大降低，镀膜工艺容易控制，大大降低了工艺技术难度，同时由于采用磁控溅射离线镀膜的方式，产品工艺流程单一，制备工艺较为简单，更为主要的是膜层结构简化后，可以实现与其它产品膜系靶材兼容的同时，可用靶材数量增加，可以提高生产走速，故可大批量生产，生产效率可大大提高，产品尺寸几乎不受限制，最大生产尺寸可达3.3m* 12m，可根据客户需求生产各种尺寸的产品，有效提高生效效率及产品质量。膜层结构简化和搭配调整还解决了普通镀膜玻璃大角度观察范围内容易出现色调变化大的问题，避免了跨轴变色和发红现象的发生。在玻璃基片的两面均镀制减反射功能膜层时，侧面60度角观察反射率小于8％，正面观察反射率小于1.5％；在玻璃基片的一面均镀制减反射功能膜层时，正面观察反射率小于5％。在色调方面，侧面60度角观察色调不发生改变。 [0015] 从产品膜层结构上讲，采用特殊的无机及氧化物镀膜材料，故最终的减反射玻璃产品，能实现可钢化热处理，故可先生产大板减反射玻璃，并根据客户需求裁切各种尺寸要求，或直接卖给其他外协工厂进行后续加工，制备成中空、夹层等各种结构要求的产品。附图说明 [0016] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0017] 图1‑7分别是本案实施例1‑7的单面镀制膜层的结构示意图。具体实施方式 [0018] 为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行详细描述。 [0019] 采用大型清洗设备，要求纯水电阻率大于1016Ω，对玻璃基片表面进行清洗抛光处理。玻璃基片的折射率在1.5‑1.52之间，可以是3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm，也可以是其它厚度或其它形式的基片，如有机透明塑料等。 [0020] 镀膜设备要求本底真空度在10‑6～10‑7mbar以上，溅射工艺真空度要求在3～8*10‑3mbar之间。在玻璃基片的一面或两面，各自独立镀制减反射功能膜层，所述减反射功能膜层自玻璃基片向外依次为中折射率膜层、高折射率膜层、低折射率膜层，保护膜层采用市购原料，通过常规的喷涂的手段形成。表1中提供了七个具体实施例的镀膜层结构，并在附图 1‑7中示出。 [0021] 表1 [0022] [0023] [0024] 表2‑7分别为实施例1‑5的产品在不同观察角度下的光学检测结果。 [0025] 表2实施例1的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0026] [0027] 表3实施例1的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化后) [0028] [0029] 表4实施例2的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0030] [0031] 表5实施例3的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0032] [0033] [0034] 表6实施例4的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0035] [0036] 表7实施例5的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0037] [0038] 表8实施例6的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化前) [0039] [0040] 表9实施例7的产品在不同观察角度下的光学检测结果(钢化后) [0041] [0042] 由光学检测结果可以看出，本发明提供的减反射镀膜结构随着观察角度变化，其颜色在同一色调内变化，不会出现跨轴或颜色发红现象。同时双面镀制的减反射功能膜层在侧面60度角范围内，反射率小于8％，而正面0度反射率小于1.5％(实施例4‑5可低于1％)；单面镀制的减反射功能膜层正面0度反射率小于5％。减反射镀膜结构能够进行正常钢化处理，钢化处理后反射率能够进一步降低，透过率升高，颜色几乎不变(表3)。保护膜层(实施例6‑7)的加入不会对镀膜玻璃的减反射功能和色调产生不利影响(表8‑9)。 [0043] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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