电控调色玻璃制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃技术领域，尤其是一种电控调色玻璃制备方法。

背景技术

目前电控调色玻璃产业化过程中，电控调色产品在大面积产品器件的变色均匀性及变色周期循环寿命上还存在很多缺陷，无机变色材料主要为WO

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供了一种电控调色玻璃制备方法，以提升采用该制备方法制备的电控调色玻璃在大面积产品器件的变色均匀性。

具体地，本发明实施例提供一种电控调色玻璃制备方法，包括：提供衬底并将所述衬底升温至280-300℃；以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料沉积第一透明导电层至所述衬底的一侧；以W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料沉积第一主调色层至所述第一透明导电层上；以Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料沉积第一辅调色层至所述第一主调色层上；以H、Li、Na、K、Mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料沉积第一离子导体层至所述第一辅调色层上；以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料沉积第二透明导电层至所述第一离子导体层；以W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料沉积第二主调色层至所述第二透明导电层上；以H、Li、Na、K、Mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料沉积第二离子导体层至所述第二主调色层上；以Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料沉积第二辅调色层至所述第二离子导体层上；以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料沉积第三透明导电层至所述第二辅调色层上；以及以Si、Ti、Zn、Sn、Nb、Ta之一的氧化物或氮化物或氮氧化物为靶材材料沉积外层保护层至所述第三透明导电层上。

另一方面，本发明实施例提供的一种电控调色玻璃制备方法，包括：提供衬底并将所述衬底升温至预设温度；预设真空溅射气压条件下在所述衬底上形成第一透明导电层、第一主调色层、第一辅调色层、第一离子导体层、第二透明导电层、第二主调色层、第二离子导体层、第二辅调色层、第三透明导电层以及防护层。

在本发明的一个实施例中，所述预设温度的范围为280-300℃；所述预设真空溅射气压的范围为1.0E-3～9.0E-3mbar。

在本发明的一个实施例中，所述第一透明导电层、所述第二透明导电层、所述第三透明导电层的靶材材料分别选自于FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述第一主调色层的靶材材料选自于W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种组合的氧化物。

在本发明的一个实施例中，所述第二主调色层的靶材材料与所述第一主调色层的靶材材料相同。

在本发明的一个实施例中，所述第一辅助变色层的靶材材料选自于Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物。

在本发明的一个实施例中，所述第二辅调色层的靶材材料与所述第一辅调色层的靶材材料相同。

在本发明的一个实施例中，所述第一离子导体层、所述第二离子导体层的靶材材料分别选自于H、Li、Na、K、Mg元素的一种或者至少两种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述外层保护层的靶材材料选自于Si、Ti、Zn、Sn、Nb、Ta之一的氧化物或氮化物或氮氧化物。

上述一个或多个技术方案可以具有如下优点或有益效果：本发明实施例提供的电控调色玻璃制备方法制备出的电控调色玻璃的颜色更为稳定，大面积颜色均匀性更好，且简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电控调色玻璃的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种电控调色玻璃制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明护的范围。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种电控调色玻璃700。电控调色玻璃700例如包括衬底10和依次形成于衬底10同一侧的第一透明导电层11、第一主调色层12、第一辅调色层13、第一离子导体层14、第二透明导电层21、第二主调色层22、第二离子导体层23、第二辅调色层24、第三透明导电层30以及防护层40。

本发明实施例提供的电控调色玻璃采用主辅调色层相邻设置+主辅调色层间隔设置相结合的特定膜层结构，可实现根据环境变化主动调节节能参数，提升电控调色产品在大面积产品器件的变色均匀性。

具体地，衬底10可例如为玻璃衬底或其它具有类似功能的衬底。具体地，玻璃衬底例如为浮法玻璃、超白玻璃、高铝玻璃材等。衬底10的厚度范围可例如为0.05-25mm。

第一透明导电层11、第二透明导电层21、第三透明导电层30的材料分别选自于FTO(氟硅氧化物)、ITO(铟锡氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、Ag中的一种或至少两种的组合。此处的至少两种的组合可例如为两者组合比如AZO和GZO，或其中三个组合比如FTO、ITO、GZO，甚至更多种的组合等。优选地，第一透明导电层11、第二透明导电层21、第三透明导电层30中至少两种的材料相同。第一透明导电层11、第二透明导电层21的厚度范围分别为1-1100nm。第三透明导电层30的厚度范围为10-1000nm。优选地，第一透明导电层11、第二透明导电层21的厚度、第三透明导电层30的厚度范围分别为10-300nm。进一步优选地，第一透明导电层11、第二透明导电层21的厚度、第三透明导电层30中至少两者的厚度相等。

第一主调色层12、第二主调色层22为光谱主调节功能层，其对光谱其主要调节作用。第一主调色层12、第二主调色层22的材料分别为无机变色材料。无机变色材料可例如选自于W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种元素组合的氧化物，例如W、Mo、Nb、Ti、Ta中任意两者组合的氧化物比如WMoOx、WNbOx，或者三者组合的氧化物WMoTiOx、WNbTaOx，甚至更多种的组合的氧化物。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧的化学计量比。优选地，第一主调色层12、第二主调色层22的材料相同。第一主调色层12、第二主调色层22的厚度范围分别为30-500nm。优选地，第一主调色层12、第二主调色层22的厚度相等。

第一离子导体层14、第二离子导体层23的材料分别选自于H、Li、Na、K、Mg中的一种或者至少两种的组合，例如包括其中的两者组合比如Li、Na，三者组合比如Na、K、Mg，甚至更多的组合等。优选地，第一离子导体层14、第二离子导体层23的材料相同。第一离子导体层14、第二离子导体层23的厚度范围分别为10nm-100nm。优选地，第一离子导体层14、第二离子导体层23的厚度相等。

第一辅调色层13、第二辅调色层24为光谱辅助调节功能层，其对光谱其辅助调节作用。第一辅调色层13、第二辅调色层24的材料分别选自于Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物。具体地，第一辅调色层13、第二辅调色层24的材料分别可例如为Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中两种的组合比如NiVOx、NiCoOx、NiIrOx、NiFeOx，或者三种的组合，甚至更多种的组合。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧的化学计量比。优选地，第一辅调色层13、第二辅调色层24的材料相同。第一辅调色层13、第二辅调色层24的厚度范围分别为20nm-500nm。优选地，第一辅调色层13、第二辅调色层24的厚度相等。

防护层40的材料选自于Si、Ti、Zn、Sn、Nb、Ta中之一的氧化物或氮化物或氮氧化物。举例来说，防护层40的材料可为Si

此外，本发明实施例还提供了一种电控调色玻璃制备方法，例如用于制备前述的电控调色玻璃700。电控调色玻璃制备方法例如包括步骤：

S11：提供衬底。将衬底清洁、干燥。

S12：在衬底上形成第一透明导电层。具体地，将衬底升温至预设温度，所述预设温度的范围例如280-300℃，以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，在预设真空溅射气压下沉积得到第一透明导电层。预设真空溅射气压例如为1.0E

S13：在第一透明导电层上形成第一主调色层。以W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料。氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧的化学计量比。将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积，得到第一主调色层。优选地，第一主调色层也可以同时采用多个靶位形成，如此可以获得膜层间更好的结合力。

S14：在第一主调色层上形成第一辅调色层。具体地，以Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第一辅调色层。靶材材料中的氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧的化学计量比。优选地，第一辅调色层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

S15：在第一辅调色层上形成第一离子导体层。以H、Li、Na、K、Mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第一离子导体层。优选地，第一离子导体层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

S16：在第一离子导体层上形成第二透明导电层。具体地，以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二透明导电层。优选的，第二透明导电层也可以是预先制备好的导电膜层。这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

S17：在第二透明导电层上形成第二主调色层。以W、Mo、Nb、Ti、Ta中至少两种组合的氧化物为靶材材料。将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积，得到第二主调色层。优选地，第二主调色层也可以同时采用多个靶位形成，如此可以获得膜层间更好的结合力。

S18：在第二主调色层上形成第二离子导体层。以H、Li、Na、K、Mg元素的一种或者至少两种的组合为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二离子导体层。优选地，第二离子导体层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

S19：在第二离子导体层上形成第二辅调色层。具体地，以Ni、V、Co、Ir、Fe、Mn中至少两种组合的氧化物为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压条件下沉积得到第二辅调色层。靶材材料中的氧化物的化学计量比，可以是足氧也可以是不足氧的化学计量比。优选地，第二辅调色层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

S20：在第二辅调色层上形成第三透明导电层。以FTO、ITO、IGZO、AZO、GZO、Ag中的一种或至少两种的组合为靶材材料，将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积得到第三透明导电层。优选的，第三透明导电层也可以是预先制备好的导电膜层。这样可以达到膜层间更好的折射率匹配。

S21：在第三透明导电层上形成防护层。以Si、Ti、Zn、Sn、Nb、Ta之一的氧化物或氮化物或氮氧化物为靶材材料，并将靶材材料置于预设真空溅射气压下沉积得到防护层。优选地，防护层也可以同时采用多个靶位形成，以获得膜层间更好的结合力。

此外，本发明实施例提供的电控调色玻璃制备方法还可以包括热处理步骤。具体地，进行真空热处理及退火工艺，热处理温度例如为300-700℃，热处理时间例如为5-120min。

进步一地，本发明实施例提供的电控调色玻璃制备方法还可以包括预真空过渡并接电极，完成电控调色玻璃的制备。其可采用现有技术中的方法完成预真空过渡并接电极，此处不再赘述。

下面通过一个具体实施例详细说明电控调色玻璃的制备过程。

【具体实施例】

一种电控调色玻璃，其膜层结构由基板向外依次是：基板/ITO(150nm)/WMoOx(200nm)/NiVOx(80nm)/Li(40nm)/ITO(150nm)/WMoOx(200nm)/Li(40nm)/NiVOx(80nm)/ITO(120nm)/Si

制备这种电控调色玻璃的过程依次是：

(1)基板清洗干净并吹干，激光刻线，再清洗吹干，置于真空溅射区；

(2)在基板上采用磁控溅射的方式沉积ITO层，所用靶材为ITO旋转靶，电源为直流、或频率为2000-40000Hz的中频电源，功率为1～30KW，工艺气体为氩气，在温度为290℃的温度下沉积；

(3)在ITO层上面采用磁控溅射的方式沉积WMoOx层，所用靶材为金属WMo平面靶，电源为直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为纯氩气及氧气的混合气体，沉积后升温致550℃进入下一镀膜区域；

(4)在WMoOx层上面采用磁控溅射的方式沉积NiVOx层，所用靶材为金属NiV平面靶，电源为直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为纯氩气及氧气的混合气体，在相应温度下沉积后升温致550℃进入下一镀膜区域；

(5)在NiVOx层上采用磁控溅射的方式沉积Li层，所用靶材为Li旋转靶，电源为中频或直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为氩气，在温度为550℃的温度下沉积；

(6)在Li层上采用磁控溅射的方式沉积ITO层，所用靶材为ITO旋转靶，电源为直流或中频电源，功率为1～30KW，工艺气体为氩气，在温度为290℃的温度下沉积；

(7)在ITO层上面采用磁控溅射的方式沉积WMoOx层，所用靶材为金属WMo平面靶，电源为直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为纯氩气及氧气的混合气体，沉积后升温致550℃进入下一镀膜区域；

(8)在WMoOx层上采用磁控溅射的方式沉积Li层，所用靶材为Li旋转靶，电源为中频或直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为氩气，在温度为550℃的温度下沉积；

(9)在Li层上面采用磁控溅射的方式沉积NiVOx层，所用靶材为金属NiV平面靶，电源为直流电源，功率为1～30KW，工艺气体为纯氩气及氧气的混合气体，在相应温度下沉积后升温致550℃进入下一镀膜区域；

(10)在NiVOx层上采用磁控溅射的方式沉积ITO层，所用靶材为ITO旋转靶，电源为直流或中频电源，功率为1～30KW，工艺气体为氩气，在温度为290℃的温度下沉积；

(11)在ITO层上采用磁控溅射的方式沉积Si

(12)退火工艺，激光划刻工艺、布电极及接线，测试、合片工艺。

综上所述，本发明实施例提供的电控调色玻璃采用主辅调色层相邻设置+主辅调色层间隔设置相结合的特定膜层结构，可根据环境变化主动调节节能参数，通过电控系统的调整配合可提升电控变色玻璃在大面积产品器件的变色均匀性，且颜色更为丰富、颜色坐标区域更广泛，可应用于汽车侧窗玻璃、高铁车窗、飞机悬窗、阳光房、太阳镜、滑雪镜等需要调色的领域。另外，本发明实施例提供的电控调色玻璃制备方法采用磁控反应溅射沉积法形成各膜层，避免了生产过程中多次进出镀膜设备，简化了生产工艺，从而还可降低生产成本，提高生产效率。

此外，可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。