[发明专利]低发射率的窗玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及低发射率窗玻璃单元，即能够反射发射的红外辐射的 窗玻璃单元，例如通过内部滞留，并因而限制热量损失。

发明背景

对这样窗玻璃单元的需求常常与需要具有尽可能高的光透射率相 关。对于低发射率和高透射率的两个需求通常导致结构方面相反的解 决方法。需要难以实现的折衷。

除了这些需求，还需要窗玻璃单元在颜色上尽可能是中和色的， 特别是对于反射。最后，制备方法必须保持尽可能廉价。

为获得这些结果，最通常的实践是获得可得到的薄层体系，所述 薄层体系具有能够反射红外辐射的一个层或几个层。该类型的体系通 常包含一层或多层金属层，特别是几个纳米厚的银层。该层必须足够 薄使其不会显著降低可见光透射率。厚度还必须足以阻碍红外线的透 射，其中厚度直接决定了这些有效反射的比例。

同时，施加到窗玻璃单元的体系必须满足其它条件。首先，需要 保证体系耐受任何其可能接触的化学或机械侵蚀。一般使用磁场辅助 溅射型真空沉积(通常称为“磁控溅射”)将这些金属层沉积到玻璃 基材上。由这些技术获得的层具有组成、厚度和表面条件高度均匀的 优点。然而，其非常易损坏且必须通过其它层保护。传统上使用最多 的是提供所需耐受性的金属氧化物和/或氮化物和/或氧氮化物的透明 电介质层或其混合物。

同时，还必须对金属层进行保护以避免任何可能的来自基材的扩 散，所述的扩散会不利地改变反射金属层的性质。位于基材和金属层 之间的电介质层的特性通常与位于该相同金属层上方的层相同。这些 涉及金属氧化物和/或氮化物和/或氧氮化物。

通常，构建如下的层序列：

玻璃/电介质I/金属/电介质II

其中，每一电介质I和II最通常包含若干不同特性的层。

最通常使用的电介质特别是ZnO、TiO₂、SnO₂、Si₃N₄...及其合 金。这样的电介质层提供了各种光学性质，并可以由其工业制备条件 进行区分。

最常规的结构在金属和外部电介质层之间另外结合有特殊层，所 述层(特别在该电介质层沉积期间)具有保护金属的功能。

事实上，最通常以所谓“反应性”方式进行该电介质层的形成。 在该制备模式中，在非常低的压力的气氛中通过轰击金属阴极所发射 的金属蒸气进行沉积，同时形成电介质层(氧化物或氮化物)，其中 该沉积如此发生：在氧化物的情形中，采用氧气氛或含氧气体混合物。 在这些条件下，特别因为等离子体的高反应性，沉积的金属层与该气 氛接触并会劣化。

为避免该劣化，常规地在红外反射金属层上配置所谓的“阻挡” 或“牺牲”层。这涉及具有非常薄的厚度的层，其功能是抑制红外反 射金属层的任何可能的劣化，特别是当沉积上部层时。

仔细地选择阻挡层的特性和厚度。为抑制其显著降低光透射率， 重要的是在多层叠层制备工艺结束时保证阻挡层尽可能的薄同时还高 度透明。

因此，常规的体系具有下面的层序列：

玻璃/电介质I/金属/阻挡层/电介质II

如上所述，金属层是选择性地反射红外线并因此决定组合体发射 率的层。尽管在特定的文献中指定了不同的金属，实际上所有现存的 产品都使用基于银作为反射金属的层，并且银可以含有“掺杂”元素。 事实上，这代表了在红外反射和在对可见光波长范围的辐射的透明度 与在透射与反射颜色上的中和性方面的最佳折衷。为简化问题，下文 以银层系统地代表金属层。

提出了不同的手段保证这样的银层达到最佳性能等级。可以特别 注意到属于本申请人的美国专利公开5110662的指示，其中证明了直 接配置于银层下方并具有良好限定厚度的ZnOy层的决定性影响。必 须强调的是，在若干后续专利或专利申请如WO99/00528中使用了该 观点的变体。

提出了多种假设解释在某些条件下引起ZnOy层改善发射和导电 性的机理。例如，一些假设涉及银“附着于(l’accrochage)”电介质 层，而其它的认为ZnOy的存在有助于体系中银的结晶，导致了较少 的颗粒边界等。