導電玻璃、其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于特種玻璃領域，提供了一種導電玻璃，其制備方法和應用。該導電玻璃包括相層疊的玻璃基底層、鈉離子阻擋層及導電膜層，其特征在于，還包括增透層，該增透層層疊于該導電膜層之上。本發(fā)明導電玻璃，通過在導電膜上增加一層增透層，該增透層和導電膜層及鈉離子阻擋層一起形成三層減反射膜系，實現該導電玻璃對可見光透過率的顯著提升。本發(fā)明導電玻璃制備方法，操作簡單，成本低廉，生產效益高，非常適于工業(yè)化生產。
【專利說明】導電玻璃、其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于特種玻璃領域，尤其涉及一種導電玻璃、其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]目前，透明導電氧化物薄膜有摻氟SnO2薄膜(FTO)、摻鋁ZnO薄膜(AZO)和In2O3:Sn(ITO)薄膜等。與前兩者相比，ITO薄膜在同等電導率下，具有膜層薄、可見光透過率高及顏色中性等優(yōu)點，因此其在液晶顯示及照明等領域應用相當廣泛。但是由于ITO薄膜中，In材料在自然界儲量少、在制備過程中對人體有害，且Sn和In的原子量較大，成膜過程中容易滲入到襯底內部，毒化襯底材料，尤其在液晶顯示器件中污染現象嚴重。因此，有必要找到一種ITO薄膜的替代產品。
[0003]ZnO基透明導電薄膜具有原材料易得，價格便宜，無毒及比ITO更容易蝕刻等優(yōu)勢，同時具有與ITO相比擬的光電特性。目前，ZnO-TCO薄膜被認為是極具開發(fā)潛力的功能薄膜之一，已成為可能替代ITO薄膜的研究熱點。當透明導電膜層厚度超過0.1 μ m時，膜層中的多次干涉就會產生可見的顏色，且膜層厚度的增加會導致反射率和色差的提高，因此要實現ZnO-TCO薄膜的工業(yè)應用，必須要改善這些問題。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種導電玻璃，解決現有技術中ZnO-TCO導電玻璃透光率不高，色差大、性能不穩(wěn)定的技術問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現的，
[0006]一種導電玻璃，包括相層疊的玻璃基底層、鈉離子阻擋層及導電膜層，還包括增透層，該增透層層疊于該導電膜層之上。
[0007]以及，
[0008]上述導電玻璃植制備方法，包括如下步驟:
[0009]提供該玻璃基底層；
[0010]通過磁控濺射在該玻璃基底層上形成鈉離子阻擋層；
[0011]通過磁控濺射在該鈉離子阻擋層上形成導電膜層；
[0012]通過磁控濺射在該導電膜層上形成增透層，得到導電玻璃。
[0013]本發(fā)明進一步提供上述導電玻璃在太陽能電池、觸摸屏、液晶顯示器件或照明器件中的應用。
[0014]本發(fā)明導電玻璃，通過在導電膜上增加一層增透層，該增透層和導電膜層及鈉離子阻擋層一起形成三層減反射膜系，實現該導電玻璃對可見光透過率的顯著提升。
[0015]本發(fā)明導電玻璃制備方法，操作簡單，成本低廉，生產效益高，非常適于工業(yè)化生產。
【專利附圖】

【附圖說明】[0016]圖1是本發(fā)明實施例導電玻璃結構圖；
[0017]圖2是對比例導電玻璃結構圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實施例與對比例透過率對比曲線。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]請參閱圖1，圖1現實本發(fā)明實施例導電玻璃結構，該導電玻璃包括依次層疊的玻璃基底層1、鈉離子阻擋層2和導電膜層3，還包括增透層4，該增透層層4疊于該導電膜層3之上。具體的，該鈉離子阻擋層2層疊于該玻璃基底層I之上，該導電膜層3層疊于該鈉離子阻擋層2之上，該增透層4層疊于該導電膜層3之上(增透層4層疊于該導電膜層3的與鈉離子阻擋層2相對的表面)。
[0021]本發(fā)明實施例導電玻璃，通過在導電膜層上增設一層增透層，該增透層能和該導電膜層、鈉離子阻擋層一起形成三層減反射膜系，射入光在導電玻璃的四層界面處發(fā)生相消干涉，從而實現導電玻璃在可見光區(qū)的透過率大大增加；特別結合上述各層的厚度，使得這種相消干涉的發(fā)生程度進一步提升，使導電玻璃在可見光的透過率進一步增強。透過越高，反射色及透過色就會越接近中性色，顏色值就有很大下降。
[0022]該玻璃基底層的厚度優(yōu)選為lmm-5mm，該玻璃基底層的材質優(yōu)選為鐵離子含量低于200PPM的超白浮法玻璃基層，其在可見光段透過率大于90%。該玻璃基底層還可以選用本領域中其他常用的材質。
[0023]該鈉離子阻擋層的厚度為50~90納米，材質優(yōu)選為SiNx0y(0.7<χ<1.2,0.25〈y〈l)化合物，其在可見光段的折射率為1.6~1.8。該鈉離子阻擋層能夠有效阻擋玻璃基底層中的鈉離子滲透至導電膜層中，防止鈉離子對導電膜層造成破壞，同時該鈉離子阻擋層能夠有效增強薄膜體系(鈉離子阻擋層、導電膜層及增透層)在玻璃基底層上的附著力。該鈉離子阻擋層與導電膜層及增透層一起形成三層的減反射膜系，能夠對導電玻璃在可見光段的透光率大大增強。鈉離子阻擋層還可以選用本領域中其他的常用材質。
[0024]該導電膜層的厚度為200~400納米，材質可以使氧化鋅膜(ZnO膜)，該氧化鋅膜中摻雜有B、Al、Ge中至少一種元素，例如可以是BZO、AZO、GZO或GAZO等玻璃中的至少一種，B、Al、Ge中至少一種兀素在ZnO導電層3總重量中的含量優(yōu)選大于0.25%,小于或等于5%。該導電膜層還可以為ITO、FTO等。
[0025]該增透層是導電玻璃的低折射率介質層，其在可見光段的折射率為1.35~1.5，其厚度為30~90納米，該增透層的材質可以為SiO2薄膜、氟化鎂薄膜或其它在可見光范圍內具有低吸收率及消光系數k~O的其他增透膜。該增透層的增加，不會對導電玻璃的導電性能造成影響或影響微小，但是該增透層能夠和前述的鈉離子阻擋層和導電膜層一起組成三層的低吸收減反射膜系，能夠大大減少導電玻璃在對可見光的反射率，提高導電玻璃在可見光段的透過率；并且能夠有效的調節(jié)導電玻璃顏色，是導電玻璃的透過色接近中色，達到工業(yè)應用的要求。
[0026]本發(fā)明實施例進一步提供上述導電玻璃的制備方法，包括如下步驟:[0027]步驟SO I，提供基底層:
[0028]提供該玻璃基底層；
[0029]步驟S02，制備鈉離子阻擋層:
[0030]通過磁控濺射在該玻璃基底層上形成鈉離子阻擋層；
[0031]步驟S03，制備導電膜層:
[0032]通過磁控濺射在該鈉離子阻擋層上形成導電膜層；
[0033]步驟S04，制備增透層:
[0034]通過磁控濺射在該導電膜層上形成增透層，得到導電玻璃。
[0035]步驟SOl中，該玻璃基底層和前述的相同，在此不重復闡述。
[0036]步驟S02中，該鈉離子阻擋層制備方法為磁控濺射法，以高純Si靶為濺射靶材，純度為99.9%，以高純Ar、O2和N2氣的混合氣體為工作氣體(三種氣體的純度均為99.999%)，在該玻璃基底層上面，濺射沉積鈉離子阻擋層。濺射時，磁控濺射裝備的本底真空低于
3.0E-6mbar，襯底溫度為50~200°C，濺射氣壓為I~6X 10_3mbar，濺射時的Ar、O2及N2氣的流量控制為:Ar氣占總氣量的20%左右，02/隊在1:4及3:2之間。，玻璃基片的走速為
1.4m/s。
[0037]本步驟S02中所制備的鈉離子基底層和前述的相同，在此不重復闡述。
[0038]步驟S03中，該導電膜層制備方法為磁控濺射法，以ZnO和摻雜元素靶材(摻雜可以是B、Al、Ge中至少一種元素，例如，Al2O3)陶瓷靶為濺射靶材，其中摻雜元素靶材的重量百分比為0.25~5%，以高純Ar氣(或氦氣等)為濺射氣體，在鈉離子阻擋層上沉積導電膜層。沉積時的襯底溫度為250~320°C，，濺射氣壓為I~6 X IO^mbar, Ar氣流量為200sccm，玻璃基片的走速為1.4m/s。或參照現有方法在導電膜層上制備FTO膜或ITO膜。本步驟S03中所制備得到的導電膜層和前述相同，在此不重復闡述。
[0039]步驟S04中，通過濺射的方法在該導電膜層上形成增透層，以高純Si靶為濺射靶材，純度為99.9%，以高純Ar和O2混合氣體為工作氣體，純度為99.9%以上，在導電膜層上沉積SiO2增透層；或者沉積時的襯底溫度為0°C，濺射功率為14kw，濺射氣壓為I~6X KT3Hibar,Ar及O2氣流量比分別為50~150和40~llOsccm。氟化鎂的制備工藝參照現有方法，例如，化學溶液法。
[0040]本發(fā)明實施例導電玻璃制備方法，操作簡單，成本低廉，生產效益高，非常適于工業(yè)化生產。本發(fā)明實施例導電玻璃制備方法，在ZnO-TCO玻璃基礎上鍍制一層低折射率介質層，與鈉離子阻擋層及ZnO層一起組成三層減反射膜系，不僅能有效保護ZnO層不被玻璃基層中的鈉離子破壞，而且能顯著降低可見光反射率。該ZnO-TCO玻璃性能優(yōu)異，可見光透過率能達到90%以上，且能更有效地調節(jié)顏色，使得該ZnO-TCO玻璃的透過色接近中性，達到工業(yè)應用的要求。該制備方法工藝穩(wěn)定、成本低廉、連續(xù)可調，適合大面積工業(yè)生產。
[0041]本發(fā)明實施例進一步提供上述導電玻璃在太陽能電池、觸摸屏、液晶顯示器件或照明器件中的應用。該照明器件特別是有機照明器件(0ED)。
[0042]以下結合具體實施例對上述導電玻璃及其制備方法進行詳細闡述。
[0043]實施例1
[0044]本發(fā)明實施例導電玻璃，其結構如圖1所示，包括相層疊的玻璃基底層1、材質為SiNxOy (其中X為1.2，y為I)化合物的鈉離子阻擋層2、材質為摻Al氧化鋅導電膜層3，還包括材質SiO2增透層4，該增透層4層疊于該導電膜層3之上，其中，玻璃基底層I厚度為2mm、鈉離子阻擋層2厚度為75nm，ZnO導電膜層3厚度為290nm、SiO2增透膜4厚度為30nmo
[0045]本發(fā)明實施例導電玻璃其制備方法如下:
[0046]取2_超白玻璃原片切割磨邊后，經清洗機清洗并吹干后，進入磁控濺射鍍膜機鍍膜；
[0047]以高純Si靶為濺射靶材，純度為99.9%，以高純Ar、02和N2氣的混合氣體為工作氣體(三種氣體的純度均為99.999%)，在玻璃基底層I上沉積鈉離子阻擋層2，濺射時，磁控濺射裝備的本底真空低于3.0E-6mbar,鈉離子阻擋層2沉積時的襯底溫度為200°C，濺射功率為25kw，濺射氣壓為3.(^-311*&1'，濺射時的41'、02及隊氣的流量分別為100、70和lOOsccm，玻璃基片的走速為1.4m/s ；
[0048]以ZnO = Al2O3陶瓷靶為濺射靶材，其中組分Al2O3的重量百分比為1%，以高純Ar氣為濺射氣體，鈉離子阻擋層2上沉積ZnO導電膜層3。沉積時的襯底溫度為320°C，濺射功率為90kw，濺射氣壓為5.0E-3mbar, Ar氣流量為200sccm，玻璃基片的走速為1.4m/s ；
[0049]以高純Si靶為濺射靶材，以Ar和O2混合氣體為工作氣體，在ZnO導電膜層3上沉積Si02增透膜。沉積時的襯底溫度為180°C，濺射功率為14kw，濺射氣壓為2.5E_3mbar，Ar及O2氣流量分別為100和80SCCm，玻璃基片走速為1.4m/s，得到導電玻璃。
[0050]實施例2
[0051]本發(fā)明實施例導電玻璃，其結構如圖1所示，包括相層疊的玻璃基底層1、材質為SiNxOy (其中其中X為0.7，y為0.25)化合物的鈉離子阻擋層2、材質為摻Al氧化鋅導電膜層3，還包括材質SiO2增透層4，該增透層4層疊于該導電膜層3之上，其中，玻璃基底層I厚度為2mm、鈉離子阻擋層2厚度為75nm，ZnO導電膜層3厚度為290nm、Si02增透膜4厚度為70nm。
[0052]本發(fā)明實施例導電玻璃其制備方法如下:
[0053]鈉離子阻擋層2及ZnO導電膜層3的制備工藝參照實施例1 ;
[0054]以高純Si靶為濺射靶材，以Ar和O2混合氣體為工作氣體，在ZnO導電薄膜3上沉積SiOjf透膜。沉積時的襯底溫度為180°c，濺射功率為26kw，濺射氣壓為2.8E_3mbar，Ar及O2氣流量分別為110和90SCCm，玻璃基片走速為1.4m/s，得到導電玻璃。
[0055]參考例I
[0056]本對比例傳統(tǒng)ZnO-TCO玻璃，其結構如圖2所示，包括超白玻璃襯底1、SiNxOy化合物薄膜2、摻Al氧化鋅導電膜3。其中，超白玻璃襯底I厚度為2mm、SiNxOy化合物膜層2厚度為75nm，ZnO導電膜3厚度為290nm。傳統(tǒng)ZnO-TCO玻璃的制備除了缺少SiO2介質層4外，其余工藝條件完全與實施例1相同。
[0057]性能測試:
[0058]利用四探針測本發(fā)明實施例1、2的導電玻璃方塊電阻，用分光光度計測本發(fā)明實施例1、2導電玻璃的可見光透 過率和反射及透過色，具體性能指標如表1所示，透過率對比曲線如圖2所示。
【權利要求】
1.一種導電玻璃，包括依次層疊的玻璃基底層、鈉離子阻擋層和導電膜層，其特征在于，還包括增透層，所述增透層層疊于所述導電膜層之上。
2.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述增透層為二氧化硅薄膜或氟化鎂薄膜。
3.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述增透層的厚度為30~90納米，可見光折射率為1.35~1.5。
4.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述鈉離子阻擋層為SiNxOy化合物膜層，其中 0.7〈χ〈1.2,0.25 < y〈l。
5.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述鈉離子阻擋層的厚度為50~90納米，可見光折射率為1.6~1.8。
6.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述導電膜層的厚度為200~400納米。
7.如權利要求1所述的導電玻璃，其特征在于，所述導電膜為氧化鋅膜、ITO膜或FTO膜。
8.如權利要求1~7任一項所述的導電玻璃制備方法，包括如下步驟: 提供所述玻璃基底層； 通過磁控濺射在所述玻璃基底層上形成鈉離子阻擋層； 通過磁控濺射在所述鈉離子阻擋層上形成導電膜層； 通過磁控濺射在所述導電膜層上形成增透層，得到導電玻璃。
9.如權利要求1~7任一項所述的導電玻璃在太陽能電池、觸摸屏、液晶顯示器件或照明器件中的應用。
【文檔編號】C03C17/34GK103570254SQ201210272588
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權日:2012年7月31日
【發(fā)明者】董清世, 吳振輝, 陳曦, 李曉東, 吳堅, 李磊, 王潤 申請人:信義光伏產業(yè)(安徽)控股有限公司