具附加金属的含氧化锌层的低辐射涂层的涂层制品的制作方法
【专利说明】具附加金属的含氧化锌层的低辐射涂层的涂层制品
[0001] 本发明的示例性实施例涉及一种含有涂层的涂层制品，类似低辐射（Iow-E)涂 层，由基片（例如，玻璃基片）支撑。该涂层包括至少一个介质层，其含有氧化锌，被掺杂有 其他金属。该涂层还可包括一个或多个红外（IR)反射层，含有类似银等的材料，用来至少 反射一些红外辐射。在示例性实施例中，涂层制品可被热处理（例如，热回火、热弯曲、和/ 或热强化）。根据本发明的示例性实施例的涂层制品可用在窗方面，包括用于建筑的单片 窗、用于建筑的绝缘玻璃窗、车窗、和/或任何其他合适的应用。
[0002] 发明背景
[0003] 本领域中已知的窗应用中所使用的涂层制品有类似绝缘玻璃（IG)窗单元、车窗、 和/或其他等。众所周知，在一些情况下，为了钢化、弯曲或其他等，需要对该涂层制品进行 热处理（例如，热回火、热弯曲、和/或热强化）。涂层制品的热处理通常需要使用至少580 摄氏度的温度，更优选是至少约600摄氏度，且更优选是至少620摄氏度。该高温（例如， 5-10分钟或更多）经常使涂层损坏和/或劣化，或是在无法预知的方式中改变。因此，需要 一种可承受热处理（例如，热回火）的涂层，必要时在预知的方式中，从而不会明显地损坏 涂层。
[0004] 在一些情况下，涂层制品的设计人试图结合所需的可见光透射率、所需的颜色、低 辐射（或辐射率），和低片电阻（RS)。低辐射（Iow-E)和/或低片电阻特征使该涂层制品 可阻挡相当数量的红外辐射，从而减少车辆或建筑物内部不需要的热量。
[0005] 美国专利No. 7, 521，096被纳入此处作为参考，公开一种低辐射涂层，其在银基红 外反射层下面使用氧化锌（ZnO)接触层，并在银（Ag)基IR反射层上方使用附〇0!￡接触层， 随后是中央氧化锡（SnO2)介质层。'096专利的涂层中的SnO2被发现经热处理产生微结晶 和应力，造成Sn02、ZnO、以及Ag之间的粗糙界面，其可导致耐久性退化和影响透射的颜色。 含金属的粗糙界面将引发所谓的表面等离子体，其造成整个层堆栈中的选择吸收，特别是 在低可见光谱范围（380-550nm)。其将引起一个或多个无法预知的光学特性、较少的中性 色、较低的可见光透射率和/或较低的LSG。此外，发现氧化锡（例如，SnO2)在经热处理产 生结晶和应力中明显改变，其将降解ZnO的结构，从而Ag在其上生长。此外，可能会导致较 差的Ag质量和/或较差的涂层热稳定性，例如不合需要的较高的Δ E*值。
[0006] 发明的示例性实施例概述
[0007] 如上所述，本领域的技术人员应理解，需要一种具涂层（例如，低辐射涂层）的涂 层制品，带有至少一个介质层，不会遭受如上所述的与纯SnO2介质层相关的一个或多个问 题。在示例性实施例中，发现在含有氧化锌（例如，ZnO2)的介质层中包括其他金属可克服 如上所述的一个或多个问题。例如，将介质层溅射沉积至涂层时以下金属中的一个或多个 可被添加至氧化锌：Cu, Al, Ni和Mg。三元和/或二元合金（包括其的氧化物）可被包括在 含有氧化锌的介质层中，从而使介质层和整个涂层在选择性的热处理（HT)之前和/或之后 更加热稳定，并在选择性的热处理过程期间减少和/或减慢应力的变化。该含有氧化锌的 介质层其中添加有金属，被用来替换涂层中已使用的其他的一个或多个氧化锡介质层。该 含有氧化锌的介质层结构，更加混乱并使层和涂层更稳定。在此发现，材料的结构越混乱， 则越稳定（例如经热处理）。该含有氧化锌的介质层，被添加有其他金属时，可作为本发明 的示例性实施例中的任何合适的低辐射涂层中的介质层，例如至少第一和第二红外反射层 之间，红外反射层之下，和/或红外反射层之上。但是，并不是涂层中的所有介质层需要上 述材料。示例性实施例中，含有氧化锌的介质层，被添加有其他金属时，可用于包括其他材 料的介质层的涂层中，例如氮化硅（例如，Si3N4)、Sn02、ZnO、和/或类似等。
[0008] 在本发明的示例性实施例中，提供一种玻璃基片上含有低辐射涂层的涂层制品， 所述涂层包括：介质层和位于所述玻璃基片上的红外反射层，且其中，所述介质层包括以下 一个或多个的氧化物：ZnCuAl, ZnCu, ZnCuNi, ZnNi, ZnNiAl,和 ZnNiMg。
[0009] 附图简要说明
[0010] 图1是根据本发明的示例性实施例的涂层制品的横截面图。
[0011] 图2是根据本发明的另一个示例性实施例的涂层制品的横截面图。
[0012] 图3是根据本发明的另一个示例性实施例的涂层制品的横截面图。
[0013] 图4是根据本发明的另一个示例性实施例的涂层制品的横截面图。
[0014] 示例性实施例的具体说明
[0015] 在此，整个附图中相同的参照符号表示相同的部分。在本发明的示例性实施例中， 图1-4实施例中的层优选是通过陶瓷或金属对象经飞溅沉积被形成。
[0016] 根据本发明的示例性实施例的涂层制品可以用于窗应用，包括用于建筑物的单片 窗、用于建筑物的绝缘玻璃窗、车窗、和/或在任何其他合适的应用。
[0017] 在示例性实施例中，发现含有氧化锌（例如，ZnO2)的介质层（附图中层13,15, 23， 和40中的一个或多个）中包括一些附加的金属可与纯511〇2介质层一起克服上述的一个或 多个问题。例如，在将介质层13,15,23,和40中的一个或多个溅射沉积至涂层时以下金属 中的一个或多个可被添加至氧化锌：Cu，Al, Ni,和/或Mg，与附加的金属（包括其的氧化 物）一起，使介质层和整个涂层30,60, 70在选择性的热处理（HT)之前和/或之后具有更 好的热稳定性，在选择性的热处理过程中减少和/或减慢应力变化。例如，层13, 15, 23,和 40中的一个或多个可以是ZnCuAl, ZnCu, ZnCuNi, ZnNi, ZnNiAl,和ZnNiMg中的一个或多个 的氧化物，使介质层和整个涂层30,60, 70具有更好的热稳定性。该附加金属的含有氧化锌 的介质层，优选是完全或基本完全被氧化，并随着选择性的热处理可以是非晶质。当然，该 三元或二元合金中的一个的氧化物可用于层13,15, 23和/或40中的一个或两个，而三元 或二元合金中的另一个的氧化物可用于层13，15,23,40中的其他层。相似地，该三元或二 元合金中的一个的氧化物可用于介质层13,15, 23和/或40中的一个或两个，且SnO2可用 于介质层13，15,23,40中的其他层。
[0018] 具附加金属的含氧化锌的介质层结构（例如，层13, 15, 23和/或40的一个或多 个），比SnO2更加混乱并导致层和涂层更稳定。在此发现，材料的结构越混乱，则可能越稳 定（例如，经热处理）。该含有氧化锌的介质层，其中添加有其他金属，可作为本发明的示 例性实施例中的任何合适的低辐射涂层中的介质层，例如至少第一和第二红外反射层9,19 之间，红外反射层9,19之下，和/或红外反射层9,19之上。该层可用于本发明的多个实施 例中的单银，双银，或三银低辐射涂层。但是，并不是涂层中的所有介质层需要上述材料。 在示例性实施例中，添加其他金属的含氧化锌的介质层，还可在含有类似氮化硅（例如， Si3N4)、Sn02、ZnO、ZnAlO和/或图1-4中所示材料的其他介质层的涂层中被使用。使用一 个或多个上述添加其他金属的含氧化锌的介质层，可提高热稳定性，例如，实现较低的玻璃 侧反射ΔΕ*值。在本发明的示例性实施例中，含有玻璃基板1和低辐射涂层的涂层制品， 与仅在层中使用SnO2相比，由于热处理其玻璃侧反射Λ E*值至少低0. 5或1.0 (更优选是 低1. 5)。在本发明的示例性实施例中，含有玻璃基板1和低辐射涂层的涂层制品，其玻璃侧 反射Δ Ε*值不超过5. 0，更优选是不超过4. 5或4. 0。
[0019] 在实施例中，其中具有附加金属的含氧化锌的介质层（13,15和/或40)，位于含有 氧化锌或氧化锌铝的种子层（7和/或17)之下并与其直接接触，支撑红外反射层（9和/或 19)来提高红外反射层的质量，如图1-2中的层15,图3中的层40,以及图4中的层13。基 于ZnO或ZnAlO的接触层（7和/或17)下面的层结构和热稳定性与ZnO的纹理生长（002) 和其上的银生长（111)相关。纯SnOJl受到包括高应力的结构变化，其通常会降低涂层的 光稳定性和热稳定性，例如，经热处理。纯SnOJl通常由于溅射沉积为非晶质，但经热处理 成为晶体。在此所述的含有氧化锌的介质层配置有附加的金属，可减少该结构变化并改善 热处理前后控制层的应力，且在示例性实施例中允许层保持非晶质或基本非晶质，甚至在 热处理之后。由此将提高低辐射涂层的整体性能。
[0020] 在本发明的示例性实施例（例如，图1-2和4)，涂层包括双银堆栈，但本发明并不 是在所有的情况下受限于此。根据本发明的示例性实施例，具有低辐射涂层的涂层制品，其 片电阻（Rs)小于或等于7. 0 (更优选是小于或等于5. 0,甚至更优选是小于或等于4. 0或 3. 0)(在选择性热处理之前和/或之后被测量）。根据本发明的示例性实施例的具有低辐 射涂层的涂层制品，其法向辐射率（En)不超过0.09,更优选是不超过0.07,且最优选是不 超过0. 05或0. 04 (在选择性热处理之前和/或之后被测量）。在示例性实施例中，选择性 的热处理（HT)之前和/或之后，以单片形式被测量，根据本发明的示例性实施例的涂层制 品，其可见光透射率（111. C, 2degree)至少约30%，更优选是至少约40%，甚至更优选是至 少