Промежуточные слои, обеспечивающие улучшенную функциональность верхнего слоя

Промежуточные слои, обеспечивающие улучшенную функциональность верхнего слоя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Эта заявка испрашивает приоритет по US 12/273,617; 12/273,623 и 12/273,641, все поданы 19 ноября 2008, и все три из которых полностью включены в описание ссылкой.

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится в целом к изделиям с покрытием и, в частности, к изделиям с многослойным покрытием, имеющим функциональный верхний слой и, по меньшей мере, один промежуточный слой.

Уровень техники

Изделия с многослойными покрытиями широко используются в различных применениях. Один пример находится в области тонкопленочных солнечных элементов. Обычный солнечный элемент включает подложку, такую как стеклянная пластина, с прозрачной проводящей пленкой (первый электрод). Полупроводниковая пленка с материалом фотоэлектрического преобразователя нанесена на прозрачную проводящую пленку. Элемент включает другую подложку с прозрачной проводящей пленкой (второй электрод). Электролит может быть помещен между этими двумя электродами. Когда материал фотоэлектрического преобразователя, адсорбированный на полупроводниковой пленке, освещен, электроны, генерируемые освещением, движутся через полупроводниковую пленку в одну из прозрачных проводящих пленок. Например, электроны могут двигаться через первый электрод, через электрический вывод и на другой электрод. В солнечных элементах для эффективности фотоэлектрического преобразования важно, чтобы электроны перемещались настолько быстро, насколько возможно через первую проводящую пленку на другой электрод. Таким образом, желательно, чтобы удельное поверхностное сопротивление прозрачной проводящей пленки было низким. Если электроны не будут перемещаться быстро, может происходить рекомбинация электронов с материалом фотоэлектрического преобразователя (обычно называемая "ток обратного напряжения " или "обратный ток"). Также желательно, чтобы проводящая пленка была очень прозрачной, чтобы позволить максимальному количеству солнечного излучения проходить к материалу фотоэлектрического преобразователя. Поэтому было бы желательно создать изделие с покрытием для солнечного элемента, которое увеличивает поток электронов через прозрачную проводящую пленку. То есть прозрачную проводящую пленку с низким удельным поверхностным сопротивлением.

Другой пример области использования изделий с покрытием является область фотокаталитических изделий. Известно нанесение фотокаталитического покрытия, такого как диоксид титана, на подложку для создания изделия с покрытием со свойствами самоочищения. Под действием определенного электромагнитного излучения, такого как ультрафиолетовое излучение, фотокаталитическое покрытие взаимодействует с органическими загрязнителями на поверхности покрытия, разлагая или разрушая органические загрязнители. Однако обычные фотокаталитические изделия обладают относительно высоким коэффициентом отражения видимого света и, поэтому, могут не соответствовать для использования в некоторых архитектурных применениях. Кроме того, обычные фотокаталитические покрытия могут быть подвержены разрушению посредством традиционно называемого "отравления ионами натрия", вызванного диффузией ионов натрия из нижележащей стеклянной подложки в фотокаталитическое покрытие. Кроме того, обычные фотокаталитические покрытия имеют тенденцию проявлять эффекты радужности, которые снижают эстетический вид изделий с покрытием.

Поэтому было бы желательно создать изделие с покрытием, с промежуточным слоем между подложкой и функциональным верхним слоем (таким как, но не ограниченным проводящим фотогальваническим прозрачным покрытием или фотокаталитическим покрытием), который действует не только как барьер для диффузии ионов натрия, но также и улучшает характеристики изделия с покрытием. Например, характеристики могут быть улучшены снижением коэффициента отражения изделия с покрытием и/или подавлением цвета изделия и/или повышением функциональности верхнего слоя. Например, в фотогальванических применениях, промежуточный слой может уменьшить удельное поверхностное сопротивление верхнего слоя (например, прозрачного проводящего слоя) для увеличения потока электронов. В фотокаталитических применениях промежуточный слой может увеличить фотокаталитическую активность фотокаталитического покрытия.

Раскрытие изобретения

Изделие с покрытием включает подложку и первое покрытие, сформированное, по меньшей мере, на части подложки. Первое покрытие включает оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr. Функциональное покрытие сформировано, по меньшей мере, на части первого покрытия. В одном неограничивающем осуществлении первое покрытие включает, по меньшей мере, оксиды Ti и Si. В другом неограничивающем осуществлении первое покрытие включает, по меньшей мере, оксиды Ti, Si и Р. В еще одном неограничивающем осуществлении первое покрытие включает, по меньшей мере, оксиды Ti, Si и Al. Другие осуществления могут включать любую комбинацию двух или большего числа этих материалов. Примеры функциональных покрытий включают, но не ограничены, светочувствительными покрытиями (такими как фотокаталитические покрытия и/или фотогидрофильные покрытия) и электропроводящими покрытиями. Функциональное покрытие может быть нанесено на первое покрытие с любой комбинацией вышеуказанных компонентов.

Другое изделие с покрытием включает стеклянную подложку и первое покрытие, сформированное, по меньшей мере, на части подложки. Первое покрытие включает оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr. Функциональное покрытие формируют, по меньшей мере, на части первого покрытия. Функциональное покрытие выбрано из диоксида титана и оксида олова, допированного фтором.

Способ изготовления изделия с покрытием включает получение стеклянной подложки; формирование первого покрытия, по меньшей мере, на части стеклянной подложки CVD (химическим осаждением из паровой фазы) направлением первой композиции покрытия на стеклянную подложку, первая композиция покрытия содержит предшественник диоксида кремния, предшественник диоксида титана и катализатор диоксид кремния, содержащий, по меньшей мере, один материал катализатора, по меньшей мере, с одним элементом из Р, Al и Zr; и формирование функционального покрытия, по меньшей мере, на части первого покрытия CVD направлением второй композиции покрытия на стеклянную подложку, вторая композиция покрытия включает предшественник композиции оксида олова, допированного фтором, или предшественник композиции диоксида титана.

Еще одно изделие с покрытием включает подложку и первое покрытие, сформированное, по меньшей мере, на части подложки. Первое покрытие включает смесь оксидов, содержащих оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr. Проводящее покрытие формируют, по меньшей мере, на части первого покрытия. Проводящее покрытие включает один или большее число оксидов Zn, Fe, Mn, Al, Се, Sn, Sb, Hf, Zr, Ni, Zn, Bi, Ti, Co, Cr, Si или In или сплавов двух или большего числа из этих материалов.

Способ снижения удельного поверхностного сопротивления проводящего покрытия включает получение подложки; формирование первого покрытия, по меньшей мере, на части подложки, причем первое покрытие содержит оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr; и формирование проводящего покрытия, по меньшей мере, на части первого покрытия.

Способ увеличения матовости и/или увеличения пропускания видимого света изделия с покрытием включает получение подложки; формирование первого покрытия, по меньшей мере, на части подложки, причем первое покрытие содержит оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr; и формирование функционального покрытия, по меньшей мере, на части первого покрытия.

Еще одно изделие с покрытием включает подложку и первое покрытие, сформированное, по меньшей мере, на части подложки. Первое покрытие включает смесь оксидов, включающих оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr. Светочувствительное покрытие сформировано, по меньшей мере, на части первого покрытия.

Светочувствительное изделие включает стеклянную подложку и первое покрытие, сформированное, по меньшей мере, на части подложки. Первое покрытие включает смесь диоксида кремния, диоксид титана и оксида алюминия. Светочувствительное функциональное покрытие, включающее диоксид титана, сформировано, по меньшей мере, на части первого покрытия.

Способ увеличения фотокаталитической активности светочувствительного покрытия включает получение подложки; формирование первого покрытия, по меньшей мере, на части подложки, причем первое покрытие содержит оксиды, по меньшей мере, двух элементов из Р, Si, Ti, Al и Zr; и формирование светочувствительного покрытия, по меньшей мере, на части первого покрытия.

Способ изготовления светочувствительного изделия включает получение стеклянной подложки; формирование первого покрытия, по меньшей мере, на части стеклянной подложки CVD направлением первой композиции покрытия на стеклянную подложку, причем первая композиция покрытия содержит тетраэтилортосиликат, изопропоксид титана и диметилалюминийизопропоксид; и формирование светочувствительного покрытия, по меньшей мере, на части первого покрытия CVD направлением второй композиции покрытия на стеклянную подложку, причем светочувствительное покрытие содержит диоксид титана.

Краткое описание чертежей

Полное понимание изобретения будет достигнуто из последующего описания при рассмотрении совместно с прилагаемыми фигурами.

Фиг.1 является боковой проекцией (не в масштабе) изделия с покрытием, включающего признаки изобретения;

Фиг.2 является графиком зависимости удельного поверхностного сопротивления от [Sn] в покрытиях из оксида олова, допированного фтором, сформированных непосредственно на стекле или на промежуточном слое изобретения;

Фиг.3 является графиком зависимости процента пропускания от длины волны для покрытий из оксида олова, допированного фтором, сформированных непосредственно на стекле или на промежуточном слое изобретения;

Фиг.4 является графиком зависимости отражения от толщины покрытия из диоксида титана для изделий с покрытием примера 5; и

Фиг.5 является графиком изменения цвета изделий с покрытием примера 6.

Осуществление изобретения

В соответствии с использованием в описании, пространственные термины или термины направления, такие как "левый", "правый", "внутренний", "внешний", "выше", "ниже", и т.п., в изобретении используются так, как они представлены на фигурах. Однако следует понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные ориентации и, соответственно, такие термины нельзя рассматривать как ограничивающие. Кроме того, в соответствии с использованием в описании, все числа, представляющие размеры, физические характеристики, технологические параметры, количества компонентов, условия реакции и т.п., используемые в описании и формуле изобретения, должны быть представлены во всех случаях, как предваренные термином "около". Соответственно, если не оговорено иное, числовые величины, изложенные в последующей заявке и формуле изобретения, могут меняться в зависимости от искомых свойств, которые предполагается получить в соответствии с настоящим изобретением. По меньшей мере, и не в качестве попытки ограничить применение теории эквивалентов к объему притязаний формулы изобретения, каждое числовое значение должно быть рассмотрено, по меньшей мере, с учетом представленных значащих цифр и применением обычных методов округления. Кроме того, следует понимать, что все диапазоны, раскрытые в описании, включают начальное и конечное значения диапазона и всех поддиапазонов, включенных в него. Например, указанный диапазон "1-10" следует рассматривать как включающий все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть, все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, например, 1-3,3, 4,7-7,5, 5,5-10, и т.п. Кроме того, в соответствии с использованием в описании термины "сформированный на", "осажденный на" или "полученный на" означают сформированный, осажденный или полученный на, но не обязательно в прямом контакте с поверхностью. Например, слой покрытия, "сформированный на" подложке, не исключает присутствие одного или большего числа других слоев покрытия или пленок того же или другого состава, расположенных между сформированным слоем покрытия и подложкой. В соответствии с использованием в описании "полимер" или "полимерный" включают олигомеры, гомополимеры, сополимеры и терполимеры, например, полимеры, образованные из двух или более типов мономеров или полимеров. Термины "видимая область" или "видимый свет" относятся к электромагнитному излучению с длиной волны 380-760 нм. Термины "инфракрасная область" или "инфракрасное излечение" относятся к электромагнитному излучению с длиной волны в диапазоне от более 760 нм до 100000 нм. Термины "ультрафиолетовая область" или "ультрафиолетовое излучение " означают электромагнитную энергию с длиной волны в диапазоне от 300 нм до менее 380 нм. Термины "микроволновая область" или "микроволновое излучение " относятся к электромагнитному излучению с частотой в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц. Кроме того, все документы, такие как, но не ограниченные выданными патентами и заявками на патенты, упоминаемые в заявке, следует рассматривать как полностью "включенные ссылкой". В последующем обсуждении значения коэффициента преломления это значения для опорной длины волны 550 нанометров (нм). Термин "пленка" относится к области покрытий искомого или выбранного состава. "Слой" включает одну или более "пленок". "Покрытие" или "пакет покрытий" состоят из одного или более "слоев".

Изделие с покрытием 10, с признаками изобретения, показано на фиг.1. Изделие 10 включает подложку 12, по меньшей мере, с одной главной поверхностью. Первое покрытие (промежуточный слой) 14 изобретения сформировано, по меньшей мере, на части главной поверхности. Второе покрытие (функциональное покрытие) 16 сформировано, по меньшей мере, на части первого покрытия 14. В то время как теперь будут описаны определенные типичные осуществления, нужно понимать, что один или более признаков изобретения, включенные в эти осуществления, могут быть объединены с одним или большим числом признаков других осуществлений и что изобретение не ограничено определенными типичными осуществлениями, описанными далее.

В общем плане осуществлений изобретения подложка 12 может включать любой требуемый материал с любыми требуемыми характеристиками. Например, подложка 12 может быть прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной в видимом свете. "Прозрачный" означает обладающий пропусканием видимого света от более 0% до 100%. Альтернативно подложка 12 может быть полупрозрачной или непрозрачной. "Полупрозрачный" означает позволяющий пропускать электромагнитную энергию (например, видимый свет), но рассеивающий эту энергию таким образом, что объекты со стороны наблюдателя видны неясно. "Непрозрачный" означает обладающий пропусканием видимого света 0%. Примеры подходящих материалов включают, но не ограничены, пластмассовыми подложками (например, акриловые полимеры, такие как полиакрилаты; полиалкилметакрилаты, такие как полиметилметакрилаты, полиэтилметакрилаты, полипропилметакрилаты и т.п.; полиуретаны; поликарбонаты; полиалкилтерефталаты, такие как полиэтилентерефталат (PET), полипропилентерефталаты, полибутилентерефталаты и т.п.; полисилоксансодержащие полимеры; или сополимеры любых мономеров для их получения, или их любые смеси); металлические подложки, такие как, но не ограниченные оцинкованной сталью, нержавеющей сталью и алюминием; керамические подложки; подложки из плитки;

стеклянные подложки; или смеси, или комбинации любых материалов из вышеуказанных. Например, подложка может включать обычное натриево-кальциевое силикатное стекло, боросиликатное стекло или свинцовое стекло. Стекло может быть бесцветным стеклом. "Бесцветное стекло" означает нетонированное или неокрашенное стекло. Альтернативно стекло может быть тонированным или стеклом, окрашенным иначе. Стекло может быть отожженным или термообработанным стеклом. В соответствии с использованием в описании термин "термообработанный" означает закаленный или, по меньшей мере, частично закаленный. Стекло может быть любого типа, например, обычным флоат-стеклом и может быть любого состава, с любыми оптическими свойствами, например, с любой величиной пропускания в видимой, ультрафиолетовой, инфракрасной областях и/или общего пропускания солнечной энергии. "Флоат-стекло" означает стекло, изготовленное обычным флоат-процессом, в котором расплавленное стекло подают на расплавленный металл в ванне и охлаждают в регулируемых условиях для формирования полосы флоат-стекла. Неограничивающие изобретение примеры стекла, подходящего для подложки, описаны в US 4,746,347; 4,792,536; 5,030,593; 5,030,594; 5,240,886; 5,385,872; и 5,393,593. Не ограничивающие примеры стекла, которые могут быть использованы в практике изобретения, включают Solargreen®, Solextra®, GL-20®, GL-35™, Solarbronze®, Starphire®, Solarphire®, Solarphire PV® и Solargray® стекла, все коммерчески поставляемые PPG Industries Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania. Стекло может иметь гладкую поверхность или, альтернативно, может иметь шероховатую или текстурированную поверхность. В одном неограничивающем осуществлении у стеклянной поверхности может быть поверхностная шероховатость (RMS) в диапазоне от 100 нм до 5 мм.

Подложка 12 может иметь любые требуемые размеры, например, длину, ширину, форму или толщину. Например, подложка 12 может быть плоской, изогнутой или иметь и плоские и искривленные части. В одном неограничивающем осуществлении толщина подложки 12 может составлять 1-10 мм, например 1-5 мм, например 2-4 мм, например 3-4 мм.

В одном неограничивающем осуществлении у подложки 12 может быть высокое пропускание видимого света при опорной длине волны 550 нанометров (нм). "Высокое пропускание видимого света" означает пропускание видимого света при 550 нм, более или равное 85%, например, более или равное 87%, например, более или равное 90%, например, более или равное 91%, например, более или равное 92%.

Первое покрытие (промежуточный слой) 14 обеспечивает изделию с покрытием 10 различные эксплуатационные преимущества, как будет описано подробно далее. В одном неограничивающем осуществлении изобретения первое покрытие 14 может быть гомогенным покрытием. "Гомогенное покрытие" означает покрытие, в котором материалы распределены по покрытию случайным образом. Альтернативно, первое покрытие 14 может включить большое число слоев покрытия или пленок (например, две или более отдельных пленок покрытия). Также альтернативно первое покрытие 14 может быть слоем с градиентом. "Слой с градиентом" означает слой с двумя или большим числом компонентов с непрерывно (или ступенчато) меняющейся концентрацией компонентов, при изменении расстояния от подложки.

В одном неограничивающем осуществлении первое покрытие 14 включает смесь двух или более оксидов, выбранных из оксидов кремния, титана, алюминия, циркония и/или фосфора. Оксиды могут присутствовать в любых требуемых пропорциях. В одном неограничивающем осуществлении первое покрытие 14 включает смесь диоксида кремния и диоксида титана, с содержанием диоксида кремния в диапазоне 0,1-99,9% масс. и содержанием диоксида титана в диапазоне 99,9-0,1% масс. Первое покрытие 14 может быть гомогенным покрытием. Альтернативно первое покрытие 14 может быть покрытием с градиентом с изменяющимися в покрытии пропорциями диоксида кремния и диоксида титана. Например, первое покрытие 14 может быть в основном диоксидом кремния в области, прилегающей к поверхности подложки, и в основном диоксидом титана во внешней части первого покрытия 14.

Как обсуждено выше, первое покрытие 14 может включать смеси, по меньшей мере, двух оксидов элементов, выбранных из кремния, титана, алюминия, циркония и/или фосфора. Такие смеси включают, но не ограничены, диоксидом титана и оксидом фосфора; диоксидом кремния и оксидом алюминия; диоксидом титана и оксидом алюминия; диоксидом кремния и оксидом фосфора; диоксидом титана и оксидом фосфора; диоксидом кремния и диоксидом циркония; диоксидом титана и диоксидом циркония; оксидом алюминия и диоксидом циркония; оксидом алюминия и оксидом фосфора; диоксидом циркония и оксидом фосфора; или любой комбинацией вышеуказанных материалов. Относительные пропорции оксидов могут составлять любые требуемые количества, например, 0,1-99,9% масс. одного материала и 99,9-0,1% масс. другого материала.

Кроме того, первое покрытие 14 может включать смеси, по меньшей мере, трех оксидов, таких как, но не ограниченных тремя или большим числом оксидов элементов, выбранных из кремния, титана, алюминия, циркония и/или фосфора. Примеры включают, но не ограничены, смесями, содержащими диоксид кремния, диоксид титана и оксид фосфора; диоксид кремния, диоксид титана и оксид алюминия; и диоксид кремния, диоксид титана и диоксид циркония. В одном неограничивающем осуществлении первое покрытие 14 включает смесь диоксида кремния и диоксида титана, по меньшей мере, с одним другим оксидом, выбранным из оксида алюминия, диоксида циркония и оксида фосфора. Относительные пропорции оксидов могут присутствовать в любом требуемом количестве, таком как 0,1-99.9% масс. одного материала, 99,9-0,1% масс. второго материала и 0,1-99,9% масс. третьего материала.

Одно определенное первое покрытие 14 изобретения включает смесь диоксида кремния, диоксида титана и оксид фосфора. Диоксид кремния может присутствовать в диапазоне 30-80% об. Диоксид титана может присутствовать в диапазоне 5-69% об. Оксид фосфора может присутствовать в диапазоне 1-15% об.

Первое покрытие 14 может быть любой требуемой толщины, такой как, но не ограниченной 10-120 нм, например, 30-80 нм, например, 40-80 нм, например, 30-70 нм.

Второе покрытие (верхний слой) 16 включает функциональное покрытие. Примеры функционального покрытия, пригодного для изобретения, включают, но не ограничены проводящими покрытиями, солнцезащитными покрытиями, покрытиями с низкой излучательной способностью и светочувствительными покрытиями.

В одном неограничивающем осуществлении второе покрытие 16 включает, по меньшей мере, один электропроводящий оксидный слой, такой как допированный оксидный слой. Например, второе покрытие 16 может включать один или большее число оксидных материалов, таких как, но не ограниченных одним или большим числом оксидов одного или большего числа элементов из Zn, Fe, Mn, Al, Ce, Sn, Sb, Hf, Zr, Ni, Zn, Bi, Ti, Co, Cr, Si или In, или сплав двух или большего числа этих материалов, таких как станнат цинка. Второе покрытие 16 может также включать один или более легирующих материалов, таких как, но не ограниченных F, In, Al и/или Sb. В одном неограничивающем осуществлении второе покрытие 16 является покрытием оксида олова, допированного фтором, с содержанием фтора в материале предшественника покрытия в количестве менее 20% масс. по отношению к общей массе материалов предшественника, например, менее 15% масс., например, менее 13% масс., например, менее 10% масс., например, менее 5% масс. Второе покрытие 16 может быть аморфным, кристаллическим или, по меньшей мере, частично кристаллическим.

В одном неограничивающем осуществлении второе покрытие 16 включает оксид олова, допированный фтором, с толщиной более 200 нм, например, более 250 нм, например, более 350 нм, например, более 380 нм, например, более 400 нм, например, более 420 нм. В одном неограничивающем осуществлении толщина находится в диапазоне 350-420 нм.

Промежуточный слой 14 изобретения обеспечивает верхнее покрытие 16 (например, оксид олова, допированный фтором) с удельным поверхностным сопротивлением менее 15 Ом на квадрат (Ω/□), например, менее 14 Ω/□, например, менее 13,5 Ω/□, например, менее 13 Ω/□, например, менее 12 Ω/□, например, менее 11 Ω/□, например, менее 10 Ω/□.

В другом неограничивающем осуществлении второе покрытие 16 может быть светочувствительным покрытием. Термины "светочувствительные" или "фотоактивно" относятся к фотогенерации пары электрон дырка при освещении излучением определенной частоты, например ультрафиолетовым ("УФ") светом. Светочувствительное покрытие может быть фотокаталитическим, фотоактивно гидрофильным или и тем и тем. "Фотокаталитическое" означается покрытие со свойствами самоочищения, то есть покрытие, которое при воздействии определенного электромагнитного излучения, например УФ, взаимодействует с органическими загрязнителями на поверхности покрытия для разрушения или разложения органических загрязнителей. Фотоактивно "гидрофильное" означает покрытие, для которого краевой угол смачивания капли воды на покрытии уменьшается во времени в результате воздействия на покрытие электромагнитного излучения в полосе фотопоглощения материала. Например, угол контакта может уменьшиться до величины менее 15°, например, менее 10°, и может стать супергидрофильным, например, снижением до менее 5°, после шестидесяти минут действия излучения в полосе фотопоглощения материала, с интенсивностью 24 Ватт/м² на поверхности покрытия. Хотя светочувствительное покрытие может не обязательно быть фотокаталитическим до такой степени, что оно будет самоочищающимся, то есть возможно не является достаточно фотокаталитическим для разложения органического материала, подобного грязи, на поверхности покрытия за допустимый или экономически приемлемый промежуток времени. Например, фотокаталитическая активность может быть менее 4×10^-3 на сантиметр в минуту (см^-1мин^-1), например, менее 3×10^-3 см^-1мин^-1, например, менее 2×10^-3 см^-1мин^-1, например, менее 1×10^-3 см^-1мин^-1.

Светочувствительное покрытие может включать, по меньшей мере, один светочувствительный материал покрытия и, при необходимости, по меньшей мере, одну добавку или допант, выполненную с возможностью влияния на фотоактивность покрытия по сравнению с покрытием без материала допанта. Светочувствительный материал покрытия может включать, по меньшей мере, один оксид, такой как, но не ограниченный, одним или большим числом оксидов или оксидов полупроводников, например, оксиды титана, оксиды кремния, оксиды алюминия, оксиды железа, оксиды серебра, оксиды кобальта, оксиды хрома, оксиды меди, оксиды вольфрама, оксиды цинка, оксиды цинка/олова, титанат стронция и их смеси. Оксид может включать оксиды, супероксиды или суб-оксиды элемента. Оксид может быть кристаллическим или, по меньшей мере, частично кристаллическим. В одном типичном покрытии изобретения светочувствительный материал покрытия является диоксидом титана. Диоксид титана существует в аморфной форме и трех кристаллических формах, то есть в кристаллических формах анатаза, рутила и брукита. Фаза диоксида титана анатаз особенно полезна, потому что она обладает высокой фотоактивностью, также превосходной химической стойкостью и превосходной физической долговечностью. Однако фаза рутила или комбинации анатаза и/или фазы рутила с брукитом и/или аморфных фаз также являются приемлемыми для настоящего изобретения.

Примеры допантов для светочувствительного покрытия, полезного для изобретения, включают, но не ограничены, одним или большим числом из хрома (Cr), ванадия (V), марганца (Mn), меди (Cu), железа (Fe), магния (Mg), скандия (Sc), иттрия (Y), ниобия (Nb), молибдена (Мо), рутения (Ru), вольфрама (W), серебра (Ag), свинца (Pb), никеля (Ni), рения (Re), олова (Sn) и/или их любые смеси или комбинации в элементарном или в ионном состоянии.

В одном неограничивающем осуществлении второе покрытие 16 включает диоксид титана толщиной более 10 нм, например, более 20 нм, например, более 30 нм, например, более 40 нм, например, более 50 нм, например, более 60 нм, например, более 70 нм, например, более 80 нм, например, более 90 нм, например, более 100 нм, например, в диапазоне 10-150 нм.

В одном неограничивающем осуществлении первое покрытие 14 изобретения может обеспечить изделие 10 со вторым покрытием диоксида титана 16 с коэффициентом отражения в видимой области менее 23%, например, менее 20%, например, менее 19%, например, менее 18%, например, менее 17%, например, менее 16%, например, менее 15%, например, менее 14%, например, менее 12%, например, менее 11%, например, менее 10%.

Первое покрытие 14 и/или второе покрытие 16 могут быть сформированы, по меньшей мере, на части подложки 12 любым обычным способом, таким как, но не ограниченным пиролизом пульверизованного вещества, химическим осаждением из паровой фазы (CVD) или вакуумным осаждением при магнетронном напылении (MSVD). В способе пиролиза пульверизованного вещества, органическая или металлсодержащая композиция предшественника с одним или большим числом предшественников оксидных материалов, например, материалы предшественника диоксида титана и/или диоксида кремния и/или оксида алюминия и/или оксида фосфора и/или диоксида циркония, вводят в суспензию, например водный или неводный раствор, и направляют к поверхности подложки, в то время как температура подложки достаточно высокая, чтобы вызвать разложение композиции предшественника и формирование покрытия на подложке. Композиция может включать один или более материалов допанта. В способе CVD композицию предшественника вводят в газ-носитель, например газообразный азот, и направляют на нагретую подложку. В способе MSVD на один или более металлсодержащих катодов-мишеней напыляют при пониженном давлении в инертной или кислородсодержащей атмосфере для напыления покрытия на подложку. Подложка может быть нагрета во время или после нанесения, чтобы вызвать кристаллизацию напыленного покрытия для формирования покрытия.

В одном неограничивающем осуществлении изобретения одно или более устройств для нанесения покрытия CVD могут быть использованы в одном или более положениях в обычном процессе производства полосы флоат-стекла. Например, устройство для нанесения покрытия CVD может быть использовано при прохождении полосы флоат-стекла через ванну с оловом, после ее выхода из ванны с оловом, до ее входа в лер, при ее прохождения лера или после ее выхода из лера. Поскольку способом CVD можно наносить покрытие на движущуюся полосу флоат-стекла, при этом противостоять жестким условиям, связанным с производством полосы флоат-стекла, способ CVD особенно хорошо подходит для нанесения покрытия на полосу флоат-стекла в ванне с расплавленным оловом. US 4,853,257; 4,971,843; 5,536,718; 5,464,657; 5,714,199; и 5,599,387 описывают устройство для нанесения покрытия CVD и способы, которые могут быть использованы при осуществлении изобретения для нанесения покрытия на полосу флоат-стекла в ванне с расплавленным оловом.

В одном неограничивающем осуществлении одно или более устройств для нанесения покрытия CVD могут быть расположены в ванне с оловом над ванной с расплавленным оловом. При движении полосы флоат-стекла через ванну с оловом, испаренная композиция предшественника может быть добавлена к газу-носителю и направлена на верхнюю поверхность ленты. Композиция предшественника разлагается, чтобы сформировать покрытие (например, первое покрытие 14 и/или второе покрытие 16) на полосе. В одном неограничивающем осуществлении композицию покрытия наносят на полосу в положении, в котором температура полосы составляет менее 1300°F (704°C), например, менее 1250°F (677°C), например, менее 1200°F (649°С), например, менее 1190°F (643°С), например, менее 1150°F (621°С), например, менее 1130°F (610°C), например, в диапазоне 1190-1200°F (643-649°С). Это особенно полезно при нанесении второго покрытия 16 (например, оксида олова, допированного фтором), с пониженным удельным поверхностным сопротивлением, поскольку чем ниже температура нанесения, тем ниже будет получаемое удельное поверхностное сопротивление.

Например, для формирования первого покрытия 14, содержащего диоксид кремния и диоксид титана, композиция включает и предшественник диоксида кремния, и предшественник диоксида титана. Одним неограничивающим примером предшественника диоксида кремния является тетраэтилортосиликат (TEOS).

Примеры предшественников диоксида титана включают, но не ограничены, оксидами, суб-оксидами или супероксидами титана. В одном осуществлении материал предшественника диоксида титана может включать один или более алкоксидов титана, таких как, но не ограниченных метоксидом, этоксидом, пропоксидом, бутоксидом титана, и т.п.; или их изомерами, например изопропоксид титана, тетраэтоксид, и т.п. Типичные материалы предшественника, подходящие для осуществления изобретения, включают, но не ограничены, тетраизопропилтитанатом (ТРТ). Альтернативно материал предшественника диоксида титана может быть тетрахлоридом титана. Примеры предшественников оксида алюминия включают, но не ограничены, диметилалюминийизопропоксидом (DMAP) и три-втор-бутоксидом алюминия (ATSB). В одном неограничивающем осуществлении диметилалюминийизопропоксид может быть получен смешиванием триметилалюминия и изопропоксида алюминия в мольном отношении 2:1 в инертной атмосфере при комнатной температуре. Примеры предшественников оксида фосфора включают, но не ограничены тирэтилфосфитом. Примеры предшественников диоксида циркония включают, но не ограничены алкоксидами циркония.

Первое покрытие 14 с комбинацией диоксида кремния и диоксида титана обеспечивает преимущества перед предшествующими комбинациями. Например, комбинация материала с низким коэффициентом преломления, такого как диоксид кремния (коэффициент преломления 1,5 при 550 нм) с материалом с высоким коэффициентом преломления, таким как диоксид титана (коэффициент преломления 2,4 при 550 нм) позволяет коэффициенту преломления первого покрытия 14 варьироваться между этими двумя экстремумами, изменением количества диоксида кремния и диоксида титана. Это особенно полезно для придания первому покрытию 14 свойств подавления цветного фона и радужности.

Однако обычно скорость осаждения диоксида титана намного быстрее, чем диоксида кремния. При обычных условиях осаждения это ограничивает количество диоксида кремния до не более около 50% масс., что в свою очередь ограничивает более низкий диапазон коэффициента преломления получаемого покрытия диоксид кремния/диоксид титана. Поэтому материал допанта может быть добавлен к композиции предшественника диоксида кремния и диоксида титана для ускорения скорости осаждения диоксида кремния. Допант является частью получаемой оксидной смеси и, поэтому, может быть выбран, чтобы обеспечить улучшение эксплуатационных характеристик получаемого покрытия. Примеры допантов, полезных для осуществления изобретения, включают, но не ограничены, материалами, содержащими один или более элементов из фосфора, алюминия и циркония для формирования оксидов этих материалов в получаемом покрытии. Примеры материалов предшественника оксида фосфора включают триэтилфосфит. Примеры материалов предшественника оксида алюминия включают три-втор-бутоксид алюминия (ATSB) и диметилалюминийизопропоксид (DMAP). Примеры предшественника диоксида циркония включают алкоксид циркония.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Этот пример иллюстрирует использование промежуточного слоя изобретения в качестве слоя подавления цветового фона для верхнего слоя диоксида титана. Промежуточный слой является комбинацией диоксида кремния, диоксида титана и оксида фосфора.

Промежуточный слой наносят на стеклянную подложку химическим осаждением из паровой фазы с использованием лабораторного устройства для нанесения покрытий. Затем наносят покрытие диоксида титана на промежуточный слой. Таблица 1 представляет конфигурации покрытия (состав и толщина) образцов 1-4. Промежуточный слой наносят в виде многослойной пленки с тремя промежуточными пленками; первую промежуточную пленку на стеклянную подложку, вторую промежуточную пленку на первую промежуточную пленку и третью промежуточную пленку на вторую промежуточную пленку. Многослойная конфигурация моделирует промежуточный слой с градиентом.

Таблица 1
	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4
Толщина первого промежуточного слоя [нм]	13	11	29	13
Об.% оксида фосфора в первом промежуточном слое	5	10	5	5
Об.% диоксида кремния в первом промежуточном слое	75	80	70