Способы получения покрытий с низкой матовостью и созданные таким образом покрытия и изделия с нанесенным покрытием

Способы получения покрытий с низкой матовостью и созданные таким образом покрытия и изделия с нанесенным покрытием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится, в основном, к покрытиям и изделиям с нанесенным покрытием, более конкретно к способам нанесения покрытий и изготовления изделий с нанесенным покрытием, имеющих низкую матовость и/или низкую эмиссионную способность. Это изобретение относится также к покрытиям с регулируемым солнечным излучением для нанесения на изделия, чтобы снизить передачу инфракрасной (IR) энергии, особенно ближней инфракрасной (NIR) энергии, при поддержании относительно высокой передачи видимого света и фактически нейтрального проходящего и/или отраженного цвета изделия с нанесенным покрытием.

Уровень техники

Покрытия с низкой эмиссионной способностью, нанесенные на основу, например, на стеклянную основу, используются во многих применениях, если называть несколько, в таких, как прозрачные дверцы морозильных камер, окна в печных дверцах, архитектурные окна, например, промышленные или жилые окна, и автомобильные окна. Эмиссионное свойство относится к энергии эмитирующей или излучательной способности поверхности. “Низкоэмиссионные покрытия” позволяют ультрафиолетовой (UV) энергии, например, ниже 400 нм, и энергии с видимой длиной волны, например, от 400 до примерно 780 нм, проходить через окно, но отражают инфракрасную энергию, например, с большей длиной волны, чем примерно 780 нм. Такие низкоэмиссионные покрытия привлекательны для применения, например, в архитектурных окнах, поскольку они препятствуют потере тепла на излучение через окно в холодные периоды, снижая стоимость тепла в течение зимы и кондиционирования воздуха в течение лета.

Однако низкоэмиссионные покрытия недостаточно хороши для применения в более теплом климате, таком, как в южных Соединенных Штатах, поскольку покрытия с низкой эмиссионной способностью пропускают большой процент видимого света в течение дня, который может нагревать внутренность строения, повышая таким образом стоимость охлаждения. Примеры обычно применяемых низкоэмиссионных покрытий включают оксиды металлов, такие, как оксид олова (SnO₂), или активированные оксиды металлов, такие, как активированный фтором (F) оксид олова. Патент США №4952423 раскрывает покрытие с низкой эмиссионной способностью на основе активированного фтором оксида олова.

При более теплом климате желательны покрытия, которые обеспечивают не только низкие эмиссионные свойства, но также регулируемые свойства солнечной энергии, такие, как отражение или поглощение солнечной энергии, или низкий коэффициент экранирования. Термин “коэффициент экранирования” обычно используется в стекольном производстве и относится к притоку теплоты, полученному, когда окружающая среда подвергается солнечному излучению через данную область отверстия или остекления, к теплу, полученному через область того же размера одного прозрачного оконного стекла толщиной 1/8 дюйма (стандартный расчетный метод ASHRAE). Прозрачное стекло толщиной 1/8 дюйма принимают за 1,00. Значение коэффициента экранирования ниже 1,00 указывает на лучшее отражение, чем у одного оконного прозрачного стекла, и наоборот.

Активированный фтором оксид олова обеспечивает низкие эмиссионные характеристики. Оксид олова, активированный другими материалами, такими, как сурьма (Sb), может обладать свойствами отражения и поглощения солнечной энергии. Покрытия на основе активированного сурьмой оксида олова имеют более высокое поглощение солнечной энергии, чем один оксид олова. Активирование оксида олова сурьмой улучшает поглощение энергии ближнего инфракрасного солнечного излучения и также понижает пропускание видимого света, свойства, особенно полезные для теплого климата, чтобы предотвратить перегрев внутреннего пространства строения или автомобиля в летние месяцы.

Помимо оксида олова, оксиды других металлов, используемые для образования покрытий с низкой эмиссионной способностью и/или регулирующими солнечное излучение свойствами, включают Sb₂O₃, TiO₂, Со₃O₄, Сr₂О₃, InO₂ и SiO₂. Однако оксид олова имеет преимущества над этими другими оксидами металлов из-за его сопротивления на истирание, твердости и проводящих свойств. Преимущества как низкой эмиссионной способности, так и солнечного контроля могут быть достигнуты путем создания покрытия, содержащего одновременно низкоэмиссионный наносимый материал, такой, как активированный фтором оксид олова, и наносимый материал, регулирующий солнечное излучение, такой, как активированный сурьмой оксид олова, или путем создания покрытия, содержащего смешанные материалы - эмиссионный и регулирующий солнечное излучение, такие, как оксид олова, активированный как сурьмой, так и фтором. Пример одного такого покрытия раскрывается в патенте Великобритании №2302102.

Патент США №4504109 раскрывает инфракрасное экранирующее ламинирование, имеющее альтернативные инфракрасные экранированные слои и инференциальные отражательные слои.

Патент Великобритании №2302102 раскрывает покрытие, имеющее единственный слой оксида олова/сурьмы, в котором олово и сурьма находятся в определенном мольном соотношении, а также раскрывает слой активированного фтором оксида олова, нанесенный на слой оксида олова/сурьмы.

В качестве общего правила для оксида металла или активированного оксида металла при увеличении толщины покрытия эмиссионное свойство покрытия снижается и проводимость повышается. Следовательно, если другие факторы не действуют, покрытие, регулирующее солнечное излучение и имеющее низкую эмиссионную способность, например, менее чем - около 2,0, могло быть получено просто увеличением толщины покрытия до такого уровня, чтобы обеспечить необходимые эмиссионные свойства. Однако увеличение толщины покрытия имеет также недостаток, состоящий в увеличении матовости покрытия, т.е. количества или процента света, рассеивающегося при прохождении через объект, или снижения количества пропускания видимого света. Такие покрытия могут также обладать нежелательной радужностью. Такая матовость и радужность являются нежелательными, особенно для архитектурных или автомобильных окон.

Для большинства коммерческих применений матовость, большая, чем примерно 1,5%, обычно считается неприемлемой. Поэтому возможность получить низкоэмиссионное покрытие с или без свойства регулировать солнечное излучение была до сих пор ограничена необходимостью уменьшить матовость покрытия до коммерчески приемлемых уровней.

В патенте Великобритании №2302102 высказывается гипотеза, что такая матовость покрытия объясняется внутренней матовостью, вызываемой миграцией ионов натрия от стеклянной основы в покрытие, и предлагается образовать из нестехиометрического количества оксида кремния барьерный слой между стеклянной основой и покрытием, чтобы для снижения матовости блокировать миграцию иона натрия.

Многие известные, отражающие инфракрасный свет покрытия также обладают радужностью или интерференцией цветовых тонов с отраженным и проходящим светом. Остекление с нанесением покрытия, такого, как в автомобильных окнах, которое обеспечивает более низкий коэффициент пропускания инфракрасного света и более низкий общий коэффициент пропускания солнечного излучения с целью уменьшения тепла, образуемого внутри автомобиля, предпочтительно должно быть фактически нейтральным, например, серого цвета, так чтобы не входить в конфликт с общей окраской автомобиля.

Как будет признано любым из специалистов в этой области, имело бы преимущества создание покрытия, изделия с нанесенным покрытием и/или способа нанесения покрытия, который обеспечивает покрытие с относительно низкой эмиссионной способностью, например, покрытие с коэффициентом излучения менее чем примерно 0,2, которое также имеет низкую матовость, например, менее чем примерно 2,0%. Имело бы также преимущество обеспечение покрытия и/или изделия с нанесенным покрытием, имеющего пониженное пропускание инфракрасного излучения и/или низкий коэффициент экранирования при поддержании относительно высокого пропускания видимого света и сниженной радужности.

Сущность изобретения

Покрытие по изобретению включает первый поверхностный слой, второй поверхностный слой и разъединительный слой, расположенный между первым и вторым поверхностными слоями. Разъединительный слой конфигурируют так, чтобы прервать кристаллическую структуру покрытия.

Покрытие по изобретению включает фактически кристаллический первый слой, фактически кристаллический второй слой, нанесенный на первый слой, и разъединительный слой, расположенный между первым и вторым слоями. Разъединительный слой конфигурируют так, чтобы предотвратить или, по крайней мере, уменьшить эпитаксиальное выращивание второго слоя на первом слое.

Другое покрытие включает фактически кристаллический первый слой, содержащий активированный сурьмой оксид олова, имеющий толщину, например, от примерно 1200 до примерно 2300 ; фактически кристаллический второй слой, нанесенный поверх первого слоя, второй слой, содержащий активированный фтором оксид олова и имеющий толщину, например, от примерно 3000 до примерно 3600 ; и разъединительный слой, расположенный между первым и вторым кристаллическими слоями. Разъединительный слой, например, аморфный слой, предотвращает или, по крайней мере, уменьшает эпитаксиальное выращивание второго слоя на первом слое.

Изделие с нанесенным покрытием по изобретению включает основу и покрытие, нанесенное, по меньшей мере, на часть основы. Покрытие включает первый поверхностный слой и второй поверхностный слой, с разъединительным слоем по изобретению, расположенным между первым и вторым поверхностными слоями.

Другое изделие с нанесенным покрытием по изобретению включает основу, фактически кристаллический первый слой, нанесенный, по крайней мере, на часть основы, разъединительный слой, нанесенный поверх первого слоя, и фактически кристаллический второй слой, нанесенный на разъединительный слой.

Следующее изделие с покрытием включает основу, фактически кристаллический первый слой, нанесенный поверх, по меньшей мере, части основы, и разъединительный слой, нанесенный, по меньшей мере, на часть первого слоя. Разъединительный слой конфигурируют так, чтобы предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить эпитаксиальное выращивание нанесенного впоследствии фактически кристаллического слоя покрытия на изделие с нанесенным слоем.

Еще одно изделие с нанесенным покрытием включает основу, подавляющий цвет слой, нанесенный поверх, по крайней мере, части основы, и первый фактически прозрачный проводящий слой на основе оксида металла, нанесенный поверх подавляющего цвет слоя и имеющий толщину, например, около от 700 до 3000 . Подавляющий цвет слой предпочтительно подбирается с толщиной, например, от примерно 50 до примерно 30000 .

Другое изделие с нанесенным покрытием включает основу, слой активированного сурьмой оксида олова, нанесенный поверх, по крайней мере, части основы и имеющий толщину, например, от примерно 900 до примерно 1500 , и слой активированного фтором оксида олова, нанесенный поверх слоя активированного сурьмой оксида олова и имеющий толщину, например, от примерно 1200 до примерно 3600 . Слой активированного сурьмой оксида олова предпочтительно имеет, по меньшей мере, два пласта с различными концентрациями сурьмы, причем первый пласт имеет толщину, например, примерно 985 , и второй пласт имеет толщину, например, около 214 .

Еще одно изделие включает основу, первый активированный оксидом металла слой, нанесенный поверх, по крайней мере, части основы, и второй активированный оксидом металла слой, нанесенный на первый активированный оксидом металла слой. Первый активированный оксидом металла слой имеет более низкий показатель преломления, чем упомянутый второй активированный оксидом металла слой.

Следующее изделие с нанесенным покрытием включает основу, подавляющий цвет слой, нанесенный поверх, по крайней мере, части основы, фактически кристаллический первый слой, нанесенный поверх подавляющего цвет слоя, фактически кристаллический второй слой, нанесенный на первый слой, и разъединительный слой по изобретению, расположенный между первым и вторым слоями.

Изделие с нанесенным покрытием может включать основу, первую область с покрытием, нанесенным поверх, по крайней мере, части основы, первую область с покрытием, включающим оксид металла и первую добавку, переходную область, включающую оксид металла, первую добавку и вторую добавку, причем соотношение первой добавки и второй добавки постоянно изменяется по мере удаления от основы; и третью область с покрытием, нанесенным поверх второй области с покрытием, третью область с покрытием, включающим оксид металла и вторую добавку. Возможно, один или несколько разъединительных слоев по изобретению могут быть помещены внутри блока покрытия.

Способ покрытия основы включает нанесение фактически кристаллического первого слоя поверх, по крайней мере, части основы, нанесение разъединительного слоя поверх первого слоя, нанесение фактически кристаллического второго слоя поверх разъединительного слоя. Разъединительный слой конфигурируют так, чтобы препятствовать или снизить эпитаксиальное выращивание второго слоя на первом слое.

Другой способ покрытия основы включает нанесение фактически кристаллического первого слоя поверх, по крайней мере, части основы и нанесение разъединительного слоя поверх первого кристаллического слоя. Разъединительный слой конфигурируют так, чтобы предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить эпитаксиальное выращивание нанесенного впоследствии кристаллического слоя на первом кристаллическом слое.

Еще один способ получения изделия с нанесенным покрытием включает обеспечение основы, нанесение подавляющего цвет слоя поверх, по крайней мере, части основы, подавляющего цвет слоя, имеющего толщину, например, от примерно 50 до примерно 3000 , и нанесение первого фактически прозрачного проводящего слоя оксида металла поверх подавляющего цвет слоя, причем первым проводящим слоем оксида металла является, например, активированный сурьмой оксид олова, имеющий толщину, например, от примерно 700 до примерно 3000 .

Перечень фигур чертежей

Полное понимание изобретения будет достигнуто от последующего описания вместе с сопровождающими диаграммами, в которых одинаковые номера ссылок повсюду идентифицируют одинаковые части.

Фиг.1 представляет боковой вид в разрезе (пропорции не соблюдены) покрытия и изделия с нанесенным покрытием, включающего признаки изобретения.

Фиг.2 представляет боковой вид в разрезе (пропорции не соблюдены) другого покрытия и изделия с нанесенным покрытием, включающего признаки изобретения.

Фиг.3 представляет боковой вид в разрезе (пропорции не соблюдены) еще одного покрытия и изделия с нанесенным покрытием, включающего признаки изобретения.

Фиг.4 представляет графическое изображение солнечной абсорбции против длины волны для некоторых покрытий на основе активированного сурьмой оксида олова на прозрачном флоат-стекле.

Фиг.5 представляет графическое изображение пропускания против длины волны для изделия с нанесенным покрытием по изобретению.

Фиг.6 представляет графическое изображение пропускания против длины волны для изделия с нанесенным покрытием по изобретению, имеющего более толстый слой активированного сурьмой оксида олова, чем у изделия на фиг.5.

Фиг.7 представляет графическое изображение пропускания против длины волны для изделия с нанесенным покрытием со слоем оксида олова и без такого слоя.

Фиг.8 представляет графическое изображение изменчивости цвета с изменениями в толщине слоя активированного фтором оксида олова.

Фиг.9 представляет графическое изображение изменчивости цвета с изменениями в толщине слоя активированного фтором оксида олова для покрытия, имеющего слой активированного фтором оксида олова поверх двух пластов активированного сурьмой оксида олова.

Фиг.10 представляет графическое изображение изменчивости цвета с изменениями толщины пласта активированного сурьмой оксида олова для покрытия, изображенного на фиг.9.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Иные, чем в приводимых примерах или там, где указано иначе, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия реакций и так далее, использованные в описании и пунктах формулы изобретения, должны быть поняты как модифицированные во всех случаях термином “примерно”. Кроме того, любая численная ссылка на количества, если не оговорено иначе, является “массовой”.

При первом упоминании проблемы матовости в заявке было постулировано, что для кристаллических или фактически кристаллических покрытий, например, кристаллических покрытий на основе оксида металла с низкой эмиссионной способностью, большей чем от примерно 2000 до примерно 4000 толщины, матовость покрытия объясняется прежде всего морфологией поверхности покрытия, а не внутренними факторами матовости, как считалось ранее.

В качестве общего правила низкоэмиссионные и/или регулирующие солнечное излучение покрытия обычно делают так, чтобы они были кристаллическими, поскольку кристаллическая структура обеспечивает преимущества лучшей адгезии к стеклянным основам, повышенной выносливости и также обеспечивает более быстрое выращивание покрытия и отсюда большую химическую эффективность. Другое преимущество кристаллической структуры состоит в том, что она повышает электрическую проводимость, которая способствует более низкой эмиссионной способности. Однако эта кристаллическая структура покрытия, образована ли она из одного или нескольких слоев покрытия или материалов, может привести к образованию крупных, например, с толщиной больше, чем от примерно 2000 до примерно 4000 монокристаллических структур, которые приведут к сильной складчатости или шероховатости поверхности и поэтому к высокой матовости, т.е. большей, чем примерно 2%.

Например, чтобы получить кристаллическое покрытие с низкой эмиссионной способностью/солнечным регулированием, имеющее слой активированного фтором (F) оксида олова (SnO₂) поверх слоя активированного сурьмой (Sb) оксида олова, предшественники оксида олова и сурьмы сначала наносят на основу. Предшественники сурьмы и оксида олова образуют центр кристаллизации на поверхности основы, чтобы начать образование активированных сурьмой кристаллов оксида олова, которые вырастают по размеру по мере того, как наносится больше материала предшественника. Когда первый кристаллический слой достигает желаемой толщины, предшественники фтора и оксида олова наносят поверх первого слоя для образования второго кристаллического слоя на основе активированного фтором оксида олова. Как он использован в изобретении, термины “активированный” и “добавка” относятся к материалу, который может присутствовать в кристаллической структуре другого материала или может присутствовать в промежутках другого материала.

Однако теперь определено, что если материалы предшественника для второго кристаллического слоя наносят непосредственно на первый кристаллический слой, кристаллы второго кристаллического слоя имеют тенденцию к эпитаксиальному росту на кристаллах первого кристаллического слоя, т.е. не образуют центра кристаллизации, а скорее продолжают кристаллическую структуру от кристаллов первого слоя, образуя большие удлиненные монокристаллические структуры, вытягивающиеся вверх, фактически по всей толщине покрытия, с нижней частью кристаллической структуры, являющейся активированным сурьмой оксидом олова, и верхней частью кристаллической структуры, являющейся активированным фтором оксидом олова. Этот эпитаксиальный рост кристаллов приводит к покрытию с очень большой шероховатостью поверхности и поэтому неприемлемо высокой матовостью, например, большей, чем примерно 2%. Большая шероховатость поверхности была подтверждена атомной форсированной микроскопией (AFM) и сканирующей электронной микроскопией (SEM), и считается, что она вносит основной вклад в общую матовость слоя таких кристаллических покрытий, поскольку матовость уменьшается, когда поверхности полируют.

Основываясь на этом новом представлении, настоящее изобретение обеспечивает покрытие и способ нанесения покрытия, который способствует образованию низкоэмиссионных и/или регулируемых солнечное излучение покрытий, например, комбинированных или многослойных кристаллических покрытий оксида металла на основе, которая поддерживает преимущества кристаллической структуры, описанной выше, но которая предотвращает или уменьшает эпитаксиальное выращивание кристаллов, общее для предыдущих способов нанесения покрытий, и поэтому уменьшает матовость получаемого покрытия.

Изделие с нанесенным покрытием 10, включающее признаки по изобретению, показано на фиг.1. Изделие 10 включает основу 12 с покрывающим комплектом или “покрытием” 14, нанесенным, по крайней мере, на часть основы 12, обычно на всю поверхность основы 12. Покрытие 14 имеет внутреннюю или первую поверхность 13 и внешнюю или вторую поверхность 15. Как они используются в заявке, термины “нанесенный поверх” или “предусмотренный поверх” означают нанесенные или предусмотренные выше, т.е. на большем расстоянии от основы, но не обязательно в контакте с поверхностью. Например, первая область покрытия или слоя, “нанесенная поверх” второй области покрытия или слоя, не исключает присутствия одного или нескольких других областей или слоев покрытия между первым и вторым слоями.

Покрытие 14 включает первую область или слой 16, вторую область или слой 20 и “разъединитель” роста кристаллов по изобретению, расположенный в области или слое 18 между первым и вторым слоями 16 и 20. Внешний защитный слой 22 может быть нанесен поверх второго слоя 20. Термин “слой”, как он использован в изобретении, относится к области с покрытием из выбранного покрывающего состава. Например, слой активированного фтором оксида олова является областью покрытия, в которой преобладающим является оксид олова, активированный фтором. Однако следует понимать, что граница между соседними “слоями” может быть нечеткой и что “слои” могут быть просто различными областями одного и того же покрывающего материала.

Основа 12 предпочтительно является прозрачным, полупрозрачным или просвечивающим материалом, например, таким, как пластик, керамика или, более предпочтительно, стекло. Например, стекло может быть прозрачным флоат-стеклом или может быть прозрачным, тонированным или окрашенным плоским стеклом. Стекло может иметь любой состав, обладающий оптическими свойствами, например, любым значением пропускания видимого, ультрафиолетового, инфракрасного света и/или полным пропусканием солнечной энергии. Типы стекла, которые могут применяться в практике по изобретению, но без ограничения, раскрыты в патентах США №4746347, №4792536, №5240886, №5385872 и №5393593. Основа 12 может быть любой толщины, но предпочтительно имеет толщину от примерно 2 мм до примерно 13 мм, предпочтительно примерно 2,2 мм до примерно 6 мм.

Покрытие 14 предпочтительно является многокомпонентным, т.е. содержит множество слоев или областей различного состава, нанесенного поверх, по крайней мере, части поверхности основы любым известным способом, но без ограничений, таким, как нанесение магнетронным вакуумным распылением (MSVD), нанесение химическим вакуумным напылением (CVD), пиролизом пульверизированного слоя, золь-гелевой технологией и т.д. В предпочтительной в настоящее время практике по изобретению покрытие 14 наносят методом CVD.

Нанесение покрытия методом CVD хорошо понятно любому специалисту в области тонких пленок, поэтому оно не будет обсуждаться подробно. В типичном способе пиролитического нанесения покрытия, таком, как CVD, газообразные или парообразные материалы-предшественники или смесь таких материалов-предшествеников направляют к поверхности горячей основы. Материалы-предшественники подвергаются пиролизу и образуют центры кристаллизации на поверхности основы для получения твердого материала покрытия, обычно оксида металла, состав которого определяется типом и/или количеством используемых материалов-предшественников и составом газа-носителя.

Согласно на фиг.1, первая область или слой 16 включает оксид металла, такой, как оксид одного или нескольких металлов, выбранных из Zn, Fe, Mn, Al, Ce, Sn, Sb, Hf, Zr, Ni, Zn, Bi, Ti, Co, Cr, Si или In, или сплав, такой, как станнат цинка. Первый слой 16 предпочтительно включает также одну или несколько добавок, таких, как Sn, F, In или Sb. В настоящее время в предпочтительной практике по изобретению первый слой 16 является оксидом олова, активированным сурьмой, при этом сурьма присутствует в материалах-предшественниках в количестве менее чем примерно 10% массовых от общей массы материалов-предшественников, более предпочтительно менее чем примерно 7,5% массовых. В предпочтительном в настоящее время варианте воплощения изобретения первый слой 16 предпочтительно имеет толщину от примерно 1000 до примерно 2300 , более предпочтительно от примерно 1700 до примерно 2300 и наиболее предпочтительно примерно 2000 . В этом предпочтительном в настоящее время варианте воплощения изобретения предпочтительным является то, что атомное отношение олова к сурьме (Sn/Sb) в нанесенном первом слое 16 составляет от примерно 8 до примерно 12, более предпочтительно от примерно 10 до примерно 11, как измерено методом рентгеновской флуоресценции. Первый слой 16 предпочтительно наносят так, что структура первого слоя 16 является кристаллической или фактически кристаллической, т.е. больше чем примерно 75%. Первый слой активированного сурьмой оксида олова 16 способствует абсорбции видимого и ближнего инфракрасного солнечного излучения.

Первый слой 16, хотя и является в настоящее время предпочтительным, он не ограничен оксидом олова, активированным сурьмой. Первый слой 16 может также включать один или несколько оксидов металлов, таких, как оксид олова, активированный множеством добавок, таких, как и сурьма, и фтор. В качестве альтернативы первый слой 16 мог быть градиентным слоем, например, со смесью активированного фтором оксида олова и активированного сурьмой оксида олова при непрерывно изменяющемся составе по мере того, как расстояние от основы 12 увеличивается. Например, у поверхности основы первый слой 16 мог быть преимущественно оксидом олова, активированным сурьмой, тогда как внешняя поверхность или область первого слоя 16 могла быть преимущественно оксидом олова, активированным фтором, при непрерывно изменяющемся между ними отношении сурьмы к фтору. Соответствующий способ создания такого градиентного слоя раскрывается в патенте США №5356718, включенном в данное изобретение в виде ссылки.

Более того, первый слой 16 может включать два или несколько пластов или областей оксида металла, например, оксида олова с пластами, имеющими различные концентрации добавок. Соответствующий способ образования такого пласта также раскрывается в патенте США №5356718.

Второй слой 20 представляет собой предпочтительно слой активированного оксида металла и может быть подобен первому слою 16, описанному выше. Второй слой 20, хотя и не рассматривается в качестве ограничивающего в настоящее время в практике по изобретению, второй слой 20 является слоем на основе оксида олова, активированного фтором, где фтор присутствует в материалах-предшественниках в количестве менее чем примерно 20% массовых от общей массы материалов-предшественников, предпочтительно менее чем примерно 15% массовых и более предпочтительно менее чем примерно 13% массовых. Хотя специфические измерения и не проводились, оценивают, что фтор присутствует в нанесенном втором слое 20 в количестве меньше чем примерно 5% атомных. Считается, что если фтор присутствует в большем, чем примерно 5% атомных, он может влиять на проводимость покрытия, которая может изменять эмиссионную способность покрытия. Второй слой 20 также кристаллический или фактически кристаллический. В настоящем предпочтительном варианте воплощения изобретения второй слой 20 предпочтительно имеет толщину от примерно 2000 до примерно 5000 , более предпочтительно от примерно 3000 до примерно 3600 . Второй слой 20 на основе активированного фтором оксида олова способствует низкой эмиссионной способности.

Разъединительный слой 18 по изобретению расположен между первым и вторым кристаллическими слоями 16 и 20. Разъединительный слой 18 представляет собой область или слой, который препятствует, подавляет или снижает эпитаксиальное выращивание кристаллов по существу кристаллического второго слоя 20 на по существу кристаллическом первом слое 16, например, разрушая или препятствуя кристаллической структуре покрытия. В предпочтительной в настоящее время практике по изобретению разъединительный слой 18, хотя и не рассматривается в качестве ограничения, представляет собой предпочтительно аморфный слой. Таким образом, когда образуется второй слой 20, материалы-предшественники второго слоя образуют центр кристаллизации на разъединительном слое 18, а не растут эпитаксиально на первом кристаллическом слое 16. Для кристаллов второго слоя 20 это предотвращает или уменьшает продолжение кристаллической структуры первого кристаллического слоя, подавляя образование множества по существу сплошных пилообразных монокристаллов, распространяющихся фактически по всему покрытию, и поэтому снижает шероховатость поверхности, которая, в свою очередь, снижает матовость покрытия 14.

Несмотря на то, что в предпочтительной в настоящее время практике по изобретению разъединительный слой предпочтительно является аморфным, он может быть также и не аморфным слоем, который способствует образованию во втором слое 20 более мелких кристаллов, чем образовались бы в отсутствие разъединительного слоя 18. Например, разъединительный слой 18 может быть кристаллическим, полукристаллическим или фактически кристаллическим слоем с параметрами кристаллической решетки, иными, чем у первого слоя 16, чтобы несоответствие параметров кристаллической решетки привело к разрушению и прерыванию роста кристаллов покрытия. Разъединительный слой 18 должен иметь достаточную толщину, чтобы предотвратить, подавить или снизить эпитаксиальное выращивание кристаллов второго слоя на первом слое кристаллов, но должен иметь такую толщину, чтобы неблагоприятно воздействовать на механические или оптические свойства покрытия 14. В предпочтительной в настоящее время практике по изобретению разъединительный слой 18 имеет толщину менее чем примерно 1000 , более предпочтительно от примерно 100 до примерно 600 .

Разъединительный слой 18 и/или первый слой 16 и/или второй слой 20 могут быть гомогенными, негомогенными или дифференцированными по композиционному изменению. Слой является “гомогенным”, когда верхняя поверхность или часть, нижняя поверхность или часть и части слоя между верхней и нижней поверхностями имеют фактически одинаковый химический состав, простирающийся от нижней поверхности до верхней поверхности, и наоборот. Слой является “дифференцированным”, когда он имеет фактически увеличивающуюся фракцию одного или нескольких компонентов и фактически уменьшающуюся фракцию одного или нескольких компонентов при продвижении от верхней поверхности до нижней поверхности, или наоборот. Слой является негомогенным, когда он является иным, чем гомогенный или дифференцированный.

В предпочтительной в настоящее время практике по изобретению разъединительный слой 18 представляет собой слой оксида металла, содержащий фосфор, например, слой оксида олова с фосфором, присутствующем в наносимой смеси материала-предшественника в количестве менее чем примерно 20% массовых, предпочтительно менее чем примерно 10% массовых и более предпочтительно примерно 3% массовых в расчете на общую массу смеси материала-предшественника. Считается, что фосфор и материалы-предшественники оксида олова образуют смешанный оксид или твердый раствор при нанесении на первый слой 16, т.е. фосфор и оксид олова находятся вместе в твердой форме без потери каждым его химической идентичности. Несмотря на отсутствие специфических измерений, оценивают, что в предпочтительном в настоящее время варианте воплощения изобретения атомное отношение фосфора к олову (P/Sn) в нанесенном разъединительном слое 18 составляет от примерно 0,01 до примерно 0,10, более предпочтительно от примерно 0,03 до примерно 0,08 и наиболее предпочтительно от примерно 0,04 до примерно 0,06. В предпочтительной практике по изобретению разъединительный слой 18 предпочтительно является не сплавом потому, что он предпочтительно не является кристаллическим.

В альтернативном варианте осуществления изобретения разъединительный слой 18 может быть смешанным оксидом олова и кремния, например, твердым раствором олова и оксида кремния. В предпочтительной в настоящее время практике материал-предшественник кремния включает менее чем примерно 20% массовых комбинированных материалов-предшественников кремния и олова в расчете на общую массу комбинированных материалов-предшественников кремния и олова. В предпочтительном в настоящее время варианте воплощения изобретения оценивают, что в нанесенном разъединительном слое 18 атомное соотношение кремния к олову (Si/Sb) составляет от примерно 0,005 до примерно 0,050, более вероятно от примерно 0,010 до примерно 0,035 и наиболее вероятно от примерно 0,015 до примерно 0,025. Разъединительный слой 18 мог быть также смесью материалов, подавляющих или нарушающих рост кристаллов, таких, как оксид металла как с фосфором, так и с кремнием.

Защитный слой 22 является предпочтительно химически устойчивым диэлектрическим материалом, имеющим заданные оптические свойства, контролируемые характеристики нанесения, и является совместимым с другими материалами слоя покрытия. Примеры соответствующих защитных материалов включают диоксид титана (патенты США №4716086 и №4786563), диоксид кремния (патент Канады №2156571), оксид алюминия и нитрид кремния (патенты США №5425861; №5344718; №5376455; 5584902; 5834103; 5532180 и международная заявка по договору о патентной кооперации (РСТ), публикация №95/29883), оксинитрид кремния или оксинитрид кремния-алюминия (заявка на патент США, регистрационный №09/058440), раскрытие которых включено в данное изобретение в виде ссылки.

В предпочтительной в настоящее время практике по изобретению покрытие 14 наносят способом CVD. Например, обычное устройство для нанесения покрытий ме