CN1329579A - 太阳光控制涂层和被涂敷的工件 - Google Patents

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Abstract

一种在透明物体或玻璃基板上的多层涂层复合物,包括:主要是无机涂层的高、低折射率涂层的交替涂层,其通过结合薄膜干涉和吸收作用而至少可阻挡UV光。该被涂敷的多层工件的基板包括在视觉上有一定透明度的透明玻璃、染色玻璃、太阳光控制玻璃或彩色玻璃。主要包含金属的第一无机涂层置于基板之上,该涂层也有一定的视觉透明度且具有从包括高和低折射率的组中选择的折射率。主要包含金属的第二无机涂层在第一涂层之上,第二无机涂层有一定的视觉透明度且具有与第一涂层折射率相反的折射率。主要包含金属的第三无机涂层在第二涂层之上,第三无机涂层有一定的视觉透明度且具有在第一涂层的折射率范围中的折射率。可在上述三个涂层的上面、下面或中间设置辅助涂层,以提供不同的反射和/或吸收性质。

Description

太阳光控制涂层和被涂敷的工件
(本专利申请以1998年11月9日递交的序列号为60/107677的名为“太阳光控制涂层和被涂敷的工件”的美国专利申请为优先权，该专利申请在此引为参考。)
本发明涉及用于透明工件的太阳光控制涂层，该涂层改善紫外线反射和/或近红外线反射，并且/或者增加被涂敷工件的可见光透射。
透明工件，例如在商业和/或住宅建设改造以及汽车飞机制造领域中使用的玻璃、塑料以及玻璃塑料层板，对于特定领域要求有特定的太阳光特性。例如在汽车工业中，设计者把既实用又具吸引力的车窗和挡风玻璃的透明性引入到他们的设计中。汽车因暴露在太阳光下而在乘客室中积累的热量可用空调***进行处理。当然，热积累得越多，对此种***的需要就越大。减少通过车窗积累的热量已成为设计者关注的焦点之一。另外由于紫外线(“UV”)和IR太阳能作用在汽车乘客室内部上，所以更需精心考虑内部设计品质。同时需考虑的另一因素是符合政府对挡风玻璃等的特殊透明物体所规定的可见光透射要求。因此，提供更低红外线透射率和更低总太阳能透射率的透明物体，不仅对于减少车辆内部获取的热量是合乎需要的，而且对于在一定程度上协调挡风玻璃透明物体的颜色也是合乎需要的。具有这些性质的玻璃不仅对汽车应用而且对建筑应用都是非常理想的。如果该玻璃还与易于应用的平板玻璃制造方法兼容，则是更理想的。
例如在一些汽车应用中，要求玻璃透明物体的UV光透射率低于10％且总太阳能透射率(“TSET”)低于50％。满足此市场要求的一种方法是使用未涂敷的基板，通过在玻璃成分中添加二氧化钛TiO2、二氧化铯CeO2来阻挡UV光。这些添加剂一般都增加基板的成本。此产品仅在作为绿色玻璃时是可行的。有机涂层可与UV和近红外光(“NIR”)吸收添加剂一起使用，从而在不使用CeO2的情况下获得目标技术要求。与未涂敷的玻璃基板获得的耐久性相比，这些有机涂层通常缺少耐久性。
本发明的目的是提供被涂敷的透明物体或玻璃，该透明物体或玻璃的紫外光透射率降低，尤其在某些汽车应用中低于10％，同时其NIR透射率降低，如果可能，采用那些能以工业规模生产太阳光控制玻璃透明物体的生产工艺。
透明物体或玻璃基板上的多层涂层复合物包括主要含无机涂层的且具有高、低折射率的交替涂层，通过结合薄膜干涉和吸收作用而至少可阻挡UV光。UV光的透射量是层数和基板性质的函数。例如，在太阳光控制玻璃上的最低至三层的涂层可使UV减少。交替的二氧化钛和二氧化硅层对于滤除紫外光是有可能的。在此情况下，二氧化钛层和二氧化硅层的厚度分别为约300和550。
作为替代或辅助方案，被涂敷的多层复合物可具有厚度分别为约1041和1725的二氧化钛层和二氧化硅层以滤除NIR。如果适当选择多层的层厚，那么被涂敷的玻璃的TSET可得到减少。例如，在绿色太阳光控制玻璃上的四层涂层可具有低于37％的TSET，同时获得低于国际标准化组织标准(“ISO”)的UV目标。此种减少UV和NIR光透射的涂层在理论上适用于其它不具备良好太阳光控制性质的基板。而且，本发明可包括在透明物体或玻璃基板上的四层涂层复合物。在约4.0mm厚的绿色太阳光控制玻璃上的四层涂层，即二氧化钛/二氧化硅/二氧化钛/二氧化硅层，可获得低于10％的ISO UV透射率，同时保持可见光透射率大于70％。此种涂层还会把可见光反射率降低到约8.0％并且总太阳能透射率(“TSET”)低于约45％。另外，此种四层透明物体可获得低于10％的ISO UV透射率，同时保持大于70％的可见光透射率并把总太阳能透射率降低到约36％。此多层涂层还能把可见光反射率降低到小于8％。当此种在太阳光控制玻璃上的四层涂层用作挡风玻璃时，可调整挡风玻璃安装角为约65°。这将把可见光反射率降低到约13％。
另一种在透明物体或玻璃基板上的合适的多层涂层复合物可具有含辅助材料的涂层，此辅助材料例如为搀杂氟或锑的氧化锡。含这些材料的涂层可得到诸如导电性或吸收太阳光的其它性质。以适当方式制备的搀杂锑的氧化锡可吸收绿光，由此把诸如PPG工业公司Solex或Solargreen玻璃等的绿色玻璃透射的颜色从绿色变为灰色。通过设定淀积条件和搀杂锑的氧化锡涂层的具体组成，对被涂敷的基板进行诸如回火或退火等的热处理，有可能有控制地改变搀杂锑的氧化锡涂层的光学性质。
通过包含辅助材料或涂层，实现被涂敷的透明物体或玻璃的可选的辅助特征。例如，通过淀积锥型二氧化钛，上述在基板上的多层涂层复合物可具备自清洁或易于清洁的性质。即使是表面二氧化硅层，也可有自清洁的性质。另外，通过为所有或部分的二氧化钛或高折射率涂层替换过渡金属氧化物，可改变太阳光涂层透射的颜色。在上述三层涂层复合物中，四层涂层可增加抗反射效果和有更多的外观选择。而且，为了在所需范围内保持被反射的颜色，可控制这些多层涂层的厚度。
图1为理论上的光反射率和光谱中波长关系曲线A和B，其中，反射率单位为百分比(％)，波长单位为纳米(nm)，光源为空气介质中的白光源，基板在参考波长380nm下是透明玻璃并且在用标准检测器检测时为0.0度，曲线A表示在透明玻璃上的折射率为2.55的二氧化钛涂层且示出在可见光谱上的反射率。曲线B为浮法玻璃上三层SHLH涂层的反射率-波长关系曲线，其中H为二氧化钛层(高折射率)，L为二氧化硅(低折射率)。
图2示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，其中，曲线A和曲线B分别表示在诸如SOLARGREEN玻璃的绿色玻璃上的SHLH涂层堆和SHLHLL涂层堆。光源、介质检测器和角度均与图1的相同。
图3示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，其中，曲线A和曲线B分别表示设计波长为330nm时在透明玻璃基板上的SLHL涂层堆在TiO2涂层中有或没有吸收的情况，它们在SiO2涂层中都没有吸收。其它条件与图1的相似。
图4示出分别对于S3H3L3H3涂层堆和S3H3L3H3LL涂层堆的理论上的关系曲线A和B。曲线B涂层堆的最后一涂层为SiO2，该涂层在可见光中为1/4波长而在NIR中为1/8波长。除了设计波长为350nm之外，其它条件与图1的相似。
图5示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，其中，曲线A即为图4中的S3H3L3H3涂层堆，曲线B表示内部二氧化硅涂层的三分中一部分被搀杂氟的氧化锡取代时的关系曲线。其它条件与图4的相同。
图6示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，其中，曲线A即为图4中的S3H3L3H3LL涂层堆，曲线B表示内部二氧化硅涂层的三分中一部分被搀杂氟的氧化锡取代时的关系曲线。其它条件与图4的相同。
图7示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，其中，曲线A表示从SHLH堆得到的NIR反射率峰值，在此SHLH堆中TiO2为高折射率涂层而搀杂氟的氧化锡为低折射率涂层。曲线B表示把TCO涂层增加到SHLH涂层堆下面而成为SMHMH涂层堆。除了设计波长为1000nm之外，其它条件均与图1的相同。
图8示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B，对没有颜色抑制层的涂层堆和具有SM/2HLH堆配置的涂层堆进行比较。前者即为图7中的曲线A，后者为曲线B。其它条件与图7的相同。
图9示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，曲线A表示没有颜色抑制层的涂层堆，亦即为图7中的曲线A，曲线B表示具有梯度变化涂层(“G”)作为其颜色抑制层的涂层堆SGHLH。其它条件与图7的相同。
图10示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，其中，曲线A即为图7中的曲线A，曲线B表示涂层堆SGLHLH。其它条件与图7的相同。
图11示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，其中，曲线A即为图7中的曲线A，曲线B表示涂层堆SMHMHL。其它条件与图7相同。
图12示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，其中，曲线A即为图7中的曲线A，曲线B表示涂层堆SHLMLMH。其它条件与图7的相同。
图13示出理论上的反射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，其中，曲线A即为图7中的曲线A，曲线B表示涂层堆SHLMH。其它条件与图7的相同。
图14示出对于几种搀杂锑的氧化锡涂层的太阳光吸收-波长关系曲线，该图表明随着锑含量增加，导电性降低且涂层开始大量吸收太阳光辐射。
图15示出理论上的透射率-波长关系曲线A和B并对两者进行比较，透射率单位为百分比(％)，曲线A表示的涂层堆即为图7中曲线A所表示的，曲线B表示只有单个氧化锡锑涂层的涂层堆。其它条件与图7的相同。
图16示出理论上的光透射率-波长曲线A和B，其中，曲线A表示的涂层堆即为图7中曲线A表示的涂层堆，曲线B表示G和搀杂锑的氧化锡以及搀杂氟的氧化锡的涂层堆。其它条件与图15的相同。
图17示出理论上的光透射率-波长曲线A和B，其中，曲线A表示与图16中曲线B相似但其搀杂锑的氧化锡层更厚的涂层堆，曲线B表示与图16中曲线B相似且有外部TiO2涂层的涂层堆。其它条件与图15的相同。
图18示出理论上的光透射率-波长曲线A和B，其中，曲线A表示的涂层堆即为图17中曲线A表示的涂层堆，曲线B表示除去搀杂氟的氧化锡且具有梯度变化层、搀杂锑的氧化锡以及TiO2的涂层堆。其它条件与图15的相同。
图19示出理论上的光透射率-波长曲线A和B，其中，曲线A表示与图15中曲线B相似的、在透明玻璃基板上的单个搀杂锑的氧化锡涂层，曲线B表示厚度减小为1800埃且有二氧化钛外涂层的搀杂锑的氧化锡涂层堆。曲线B涂层堆在100nm下为1/4波光学厚度。其它条件与图15的相同。
图20示出理论上的光透射率-波长曲线A和B，其中，曲线A表示配置为SHLHLH的五层涂层，其中H为TiO2，L为二氧化硅，曲线B表示具有相同配置的涂层堆，但其中L为搀杂氟的氧化锡。其它条件与图15的相同。
光在透明基板中的透射可通过涂敷无机涂层而得到改变。无机涂层可吸收光，并能借助薄膜物理现象通过反射和吸收而滤除光。一般而言，薄膜指厚度为1微米或更小的膜。
汽车和建筑领域经常根据光的波长要求不同水平的光透射。例如，在汽车中具有相对较高的可见光透射率以便驾驶者能看见车外但同时滤除在可见光谱外的太阳辐射光就是非常重要的。基板可起到带通滤波器的作用，在理论上相等地透射所有的可见光，但把太阳光谱中的UV和NTR部分全部滤除。使用此种玻璃，乘客在车辆中会感到更舒适，并且因能使用更小的空调器而使车辆有更好的燃油效率。
通常折衷考虑玻璃的美观、太阳光性能以及对制造的限制。太阳光控制玻璃是一种反射或吸收而不是透射光谱中的一部分光的玻璃，例如，反射和/或吸收一部分紫外光谱和/或红外光谱和/或可见光谱，由此减少光谱特定部分的透射。例如，被染色的产品是太阳光控制玻璃，其中，成品中铁的总含量一般在约0.5-2wt％(重量百分比)的范围内。通常，成品玻璃中铁的总含量中的至少20wt％，优选为30-45wt％，包含亚铁。一般地，在玻璃中以氧化亚铁(FeO)或氧化铁(Fe2O3)形式存在的铁的均衡对玻璃的颜色和透射率性质具有直接的和实质性的影响。另外，太阳光控制玻璃包括那些减少直接太阳能热透射率(DSHT)和/或减少紫外线辐射透射率同时在一定程度上允许所需可见光透射的玻璃。不过此种太阳光控制玻璃还有可能是保密窗用玻璃。太阳光控制玻璃可减少与晴天里过度加热有关的问题，同时允许需要量的可见光通过。另外，这些玻璃有可能维持使车辆内部保密的设置。用作本发明基板的玻璃是具有一定程度可见光透射率的玻璃，或者该玻璃至少具有某种程度的透明度以便可通过玻璃辨认另一侧上的物体。此透明度低于保密窗用玻璃。考虑到太阳光性能和美观，现在流行的有三种类型的太阳光控制玻璃。它们是分别为绿色和蓝色的SOLARGREEN玻璃和SOLEXTRA玻璃。SOLARGREEN玻璃基板是PPG工业公司的太阳光控制玻璃，该玻璃具有71％的LTA、42.9％的TSET以及1.65的性能等级(performance ratio)。此种玻璃基板的主波长为512nm，其颜色在CIELAB颜色***中描述为L★＝88.3、a★＝-8.7、b★＝3.5和C★＝9.4。另外，基板色调角(hue angle)为158°。应该理解，尽管此基板的颜色特征为“绿色”，但从其a★和b★坐标可明显看出此种玻璃包括淡黄色。对可见光透射的制造限制和联邦规定，已限制具有其它外观的太阳光控制玻璃(TSET＝50％)的商业化。一般而言太阳光控制玻璃具有低于50％(TSET＜50％)的总太阳能透射率。此种玻璃的实例是那些工业上可得到的玻璃或者是Solargreen玻璃和Solextra玻璃、以及是在美国专利5830812、5023210、4873206中描述的玻璃，所有这些专利在此引为参考。
Solargreen和Solextra玻璃的目的是使总太阳能透射率(TSET)最小化，其目标不在于光谱中的特定部分如UV光。近来，日本汽车工业已开始趋向要求光泽，即具有低于10％的UV光透射率同时保持与Solargreen玻璃相似的TSET大小。此种玻璃的一种商业版本为PPG工业公司的Solarblock玻璃。其较低的UV光透射率是由于添加较多的昂贵添加剂CeO2而得到的。根据本发明的涂层可获得UV透射目标并且具有增加特征的可能性，同时得到可与未涂敷的基板相媲美的成本优势，此未涂敷的基板基本不含CeO2。
本发明的具有一定透明度的各种薄膜涂层将减少UV光的透射，同时可选地还可以获得其它性质如抗反射、更低的TSET、和/或自清洁属性以及不同被反射或被透射的颜色。各种涂层综合应用在一个被涂敷的玻璃产品中可同时提供几种性质，这能在成本上和性能上都获得好处。以下描述的薄膜结构具有由几种材料，优选由一到四种材料组成的一到五层。根据不同的特性选择这些材料。为了利用薄膜的物理现象，使用具有不同折射率(RI)的材料。另外，该材料应该在物理上和化学上是耐久的，并且如果可能，应具有其它性质，例如能吸收太阳光谱不同部分中的光。
就折射率而言，一般高折射率仅是比低折射率更高，反过来对于低折射率也是如此。优选地，高折射率大于1.9并且低折射率小于1.6，中等折射率在1.6-1.9之间。不过这些范围的界限不是严格的界限，并且在接合区极端的RI可在一定程度上跨过相邻区域。
用于高、低折射率涂层的适当材料的实例包括但不限于各种金属氧化物、氮化物以及其合金和混合物。更高折射率的材料包括：氧化锌(折射率＝1.90)、氧化钛(TiO2)(折射率＝2.3-2.7)、CeO2(折射率＝1.95)、氧化锑(Sb2O5)(折射率＝1.71)、SnO2、ITO(折射率＝1.95)、Y2O3(折射率＝1.87)、La2O3(折射率＝1.95)、氧化锆(ZrO2)(折射率＝2.05)、氧化锡以及氧化铟。而且可使用它们的合金和混合物。被搀杂的氧化物因材料中的自由电子而在近红外区域具有非常低的折射率。搀杂氟和/或铟的氧化锡比搀杂锑的氧化锡具有更高的折射率。用于低折射率涂层的材料的非专有实例可包括二氧化硅SiO2(约1.45)、Al2O3(约1.65)、B2O3(约1.60)、硅聚合物、氧化镁以及冰晶石。
下述的优选涂层由四个不同的涂层组成。第一层可为氧化钛或TiO2。此材料具有非常高的折射率且吸收UV光，同时在化学上是惰性的和耐久的，当以锐钛矿形式淀积时该材料具有光催化作用。第二材料为氧化硅或SiO2。此材料同样在化学上是惰性的和耐久的，并且有非常低的折射率。
以下描述的大部分结构可以只由这两种材料制成，但还可使用两种具有独特性质的辅助材料。第一种是搀杂氟的氧化锡。此种材料是导电的，在光谱的UV和可见光部分具有高折射率而在光谱的NIR部分具有低折射率。此种性质允许把该独特的特征引入到各种涂层的设计中。第四种材料是搀杂锑的氧化锡。此种材料吸收整个太阳光谱中的光，而且更重要的是，通过改变淀积工艺，实现对不同波长下的相对吸收的控制。从而有可能调整涂层，使之吸收相对更多的可见光或UV光或NIR光。此种材料的一个非常独特的性质是它对绿光具有非常高的吸收率。通过把此涂层置于绿色玻璃上，我们可把该玻璃变为灰色玻璃，因而产生具有非彩色外观的高性能的太阳光控制玻璃。
通过全部用耐久的氧化物涂层进行处理，这些结构应适合于汽车的回火部件。
在此基本设置中可使用其它的材料，视需要可考虑它们。但是这四种材料可用于制作许多光学性质有很大不同的各种涂层。为本领域技术人员所熟知的在线浮法(on-line float)玻璃工艺，通过选择淀积材料、涂层次序及涂层厚度，可用于制作所有这些产品。
所有这些基本涂层一般都可采用与美国专利4610771中所述的挡风玻璃导电涂层相似的方法进行涂敷，该专利在此引为参考。此种在线方法可利用相似的设备在太阳光控制玻璃基板上生产这些新型涂层。在本领域中任何其它的用于淀积任何这些涂层的方法均可使用，例如可使用射频真空溅镀。还可使用其它的技术，例如阴极溅镀，具体地是通过从适当的硅质先驱物(siliceous precursor)发出的CVD等离子体或通过在环境压力下气相热解作用来溅镀。
后续章节详细描述具体涂层的构造、光学模型的结果以及敏感度分析。不过当把更多的函数性引入到涂层时，可不受本发明限制，引入各种结构的原理。
UV阻挡涂层是在本文讨论的最简单的太阳光控制涂层，其物理学原理对于许多其它设计而言是共同的。
基板不论涂敷与否，光与基板的相互作用都必须遵循以下公式：
A＋R＋T＝100％              公式1
被吸收的光的百分比(A)加上被反射的光的百分比(R)再加上被透射的光的百分比必须等于100％。如果光被涂层反射得越多，那么被吸收和/或被透射的光就会越少。对于被涂敷的玻璃工件而言，UV反射涂层的作用是反射尽量多的UV光，以便满足低于10％的透射目标。一些UV光将被涂层和玻璃基板吸收，但大部分透射被损失，这是因为通过适当选择涂层材料和厚度而获得高反射率。根据基板的UV吸收性质可需要更多或更少的层。以下讨论具体实例。
通过在基板上涂敷单个高折射率层获得的最大反射是容易计算的，并且此种类型的层称为1/4波层(即1/4波长层)。1/4波层的厚度根据以下公式计算：
h＝λ/4n1                  公式2
此处：h为层厚；λ为发生最大反射时的波长(设计波长)；n1为涂层在设计波长下的折射率。
如果涂层的一种或几种材料的折射率较大或较高，那么该层用“H”表示；如果折射率较低则用“L”表示；如果折射率介于两者之间或为中等则用“M”表示。涂层堆可容易地用此术语缩写表示。例如，在玻璃上涂敷具有中等折射率材料的1/4波抗反射涂层，接着在其上有高折射率的半波(两个1/4波长)，再在其上有低折射率材料的1/4波层，这可表示为SMHHL，此处S指基板。应指出，每个层只在对光谱所需部分有最大反射率的波长下为1/4波长。
用公式3计算反射的强度。
R＝[(n1 2－n0ns)/(n0ns＋n1 2)]2     公式3
此处：R为反射率；ns为基板的折射率；n0为入射介质的折射率；n1为涂层的折射率。入射介质为基板或其它层叠结构所存在的环境，即空气。对于在折射率为1.51的透明基板上的二氧化钛涂层，其折射率在380纳米(nm)波长下为2.55，二氧化钛涂层的1/4波长厚度为372且反射率为26.5％。此反射率仅为被涂敷的表面的。对于后面几个实例，涂层中的吸收被忽略，但当包括吸收时它会被指出。
可见光谱的反射率由图1中曲线A表示。从图1中曲线A可看出，最大反射率在设计波长380nm下发生，反射率在太阳光谱的所有其它波长下都降低。
在正常入射时，基板第一表面的反射率由下式给出：
R＝[(n0－ns)/(n0＋ns)]2    公式4
此处：n0和ns分别为入射介质和基板的折射率。把1/4波层涂敷到基板上，产生具有等效折射率为n1e的被涂敷的基板，n1e由下式给出：
n1e＝n1 2/ns           公式5
然后把新的等效折射率代入公式4的基板折射率中，计算被涂敷的基板的新反射率。此新公式列出如下：
R＝[(n0－n1e)/(n0＋n1e)]2    公式6
公式6等效于公式4。
对于基板和表示为SH(LH)m的涂层堆的等效折射率可用下式计算：
ne＝(nH 2)m＋1/(nL 2)mns    公式7
然后可用公式6和7计算任意数量的层的反射率，此处“m”为涂层堆中的HL或LH对的数量。
在浮法玻璃上的三层SHLH涂层中，H为二氧化钛，L为二氧化硅，该涂层具有的等效折射率为：
ne＝(2.62)m＋1/(1.452)m1.51＝14.4，且反射率为：
R＝[(1－14.4)/(1＋14.4)]2＝75.6％
对于此涂层的反射率-波长曲线在图1中由曲线B示出。
表1总结了分别在透明玻璃、太阳光控制玻璃SOLEX和SOLARGREEN上有一、三和五层涂层的示范性实例和预测性实例的性能。
[表1]
    实例       基板  堆基板的涂层  可见光反射率  可见光透射率   ISOUV透射率   总太阳能透射率
示范性实例A       透明1       SH    28.99     69.14     43.41     69.66
    实例1       透明1     SHLH    27.51     70.51     20.24     69.49
    实例2       透明1   SHLHLH    15.59      82.2      8.39     68.71
示范性实例B       透明1     None      7.9     89.71     64.59     82.74
示范性实例C       Solex玻璃1       SH    28.47     62.08     20.14     45.53
    实例3       Solex玻璃1     SHLH    27.11     62.94      9.03     44.86
    实例4       Solex玻璃1   SHLHLH    15.04     73.78      3.47      44.3
示范性实例D       Solex玻璃1     None     7.37      80.5     30.73     55.32
示范性实例E  Solargreen玻璃2       SH    28.16     56.33     12.17     35.44
    实例5  Solargreen玻璃2     SHLH    26.78     57.08      5.42     34.83
    实例6  Solargreen玻璃2   SHLHLH     14.6     67.11      2.06     34.52
示范性实例F  Solargreen玻璃2     None     6.84     73.16     19.37     43.54
S＝基板H＝TiO2，在380nm下的1/4波层L＝SiO2，在380nm下的1/4波层1＝基板厚度为4m2＝基板厚度为3.6m
考虑到涂层成分的组元、淀积方式和涂层厚度，以本领域已知的方式研究二氧化硅和其它材料对于波长的光学常数。图中反射率曲线用TFCalc制作，TFCalc为软件光谱公司的用于薄膜计算的一种商用软件。
抗反射的UV反射
上述的简单SHLH配置的特征是有相对较高的可见光反射率。当此种途径应用于在被涂敷之前其可见光透射率接近65％-70％范围的太阳光控制玻璃时，高反射率限制此种途径的应用。例如当涂敷到用于挡风玻璃的SOLARGREEN玻璃时，高反射率把可见光透射率减少到低于70％限制。
通过在SHLH堆的顶部涂敷半波层，可减轻此种限制。半波层在设计波长下是空层，因为它在设计波长下是光学可见的。因此，在设计波长下，基板和SHLHLL涂层堆起到与堆SHLH相同的作用，UV滤除性能没有变化。对于在UV中设计波长的情况，顶部的二氧化硅LL半波长在可见光谱中是1/4波长。此层就作为可见光谱的反射率降低层。设计波长和/或层厚接着可根据所需的UV反射率和可见光透射要求最优化。SHLH和SHLHLL涂层如图2所示。这些涂层具有330nm的设计波长。此设计波长使ISO UV最小化，同时对于3.6mmSolargreen玻璃保持可见光透射率高于70％。曲线B表示堆SHLHLL，曲线A为堆SHLH。
可在顶部H层和LL层之间加入辅助的LH对，以便进一步降低涂层堆的UV光滤除性质。此种在Solargreen玻璃上的堆的对于各种设计波长的可见光反射率如表2所示。从此表可看出，选择适当的设计波长对所得到的涂层的性质有明显的效果。如以上指出的，这些预测性实例用TFCalc软件制作。
[表2]
 基板 基板厚度 涂层堆 设计波长 可见光反射率 可见光透射率 ISO UV透射率
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  220 nm     4.04     75.41     18.54
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  230 nm     3.79     75.58     18.35
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  240 nm     3.86     75.5     17.95
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  250 nm     4.2     75.21     17.26
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  260 nm     4.73     74.78     16.23
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  270 nm     5.37     74.26     14.93
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  280 nm     6.06     73.71     13.51
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  290 nm     6.72     73.19     12.12
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  300 nm     7.31     72.73     10.87
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  310 nm     7.82     72.33     9.81
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  320 nm     8.26     72     8.96
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  330 nm     8.67     71.7     8.33
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  340 nm     9.12     71.35     7.87
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  350 nm     9.71     70.88     7.58
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  360 nm     10.55     70.21     7.43
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  370 nm     11.73     69.25     7.42
 Solargreen  3.6mm  SHLHLL  380 nm     13.35     67.93     7.54
 Solargreen  3.6mm       无涂层     6.84     73.16     19.37
在表2中后面的实例是示范性的，其它则是预测性的。
从图2可看出，两种涂层的反射率在设计波长(330nm)下保持相同，而反射率曲线在光谱其余部分基本上都发生变化。由于二氧化硅半波用作抗反射(“AR”)层，它保持或增加可见光的透射，由此使此UV滤除涂层可应用于更多的基板。如果光在被涂敷的基板中的透射增加，那么可调整基板以吸收更多的太阳光辐射，同时维持其可见光透射要求。太阳光控制玻璃的玻璃成分可以改变，从而把TSET降低到约40％但均匀性质AR涂层的可见光透射增加。
上述实例使用没有吸收系数的涂层的光学常数，容易论证干涉涂层对玻璃光学性质的影响。但实际上，涂层吸收一部分光，由此具有非零的吸收系数。以上的几个实例将用具有不同光学常数的涂层来重复进行，以论证吸收对涂层透射光谱的影响。实际上，可选择适当的材料和设计结构以最好地满足被涂敷玻璃所需的全部属性。
图3示出在TiO2层中有或没有吸收的SLHL堆的透射曲线。在SiO2层中都没有吸收。曲线B没有吸收而曲线A有吸收。
阻挡UV和NIR
对被涂敷的基板增加太阳光控制或降低TSET可通过不同于上述的其它方式来实现。本节描述几种降低被涂敷的基板的TSET同时降低其UV透射的途径。
A.HLH
表2中前面的实例示出如何添加半波层而不改变其在设计波长下的性能。因此，对设计波长为350nm的初始SHLH堆的每个层添加半波层得到堆S3H3L3H(HHHLLLHHH)。此涂层在350nm设计波长下起到相同的作用，但现在SHLH堆变成接近1050nm。最大反射率不会精确地在1050nm下发生，这是因为涂层的折射率在更长的波长下降低。因此峰值移向更短的波长，即位于光谱的近IR(“NIR”)区。以此方式，我们现在得到在两个设计波长下反射的涂层。本实例使用考虑吸收的TiO2和不考虑吸收的SiO2，并且涂层是在4.0mm透明玻璃上。其曲线见图4中曲线A。
B.HLHL/2
可见光谱中的反射强度可通过涂敷可见光谱中的1/4波来改变。该层可为在1050nm下的NIR中的1/8波和在350nm下的UV中的1.5波。NIR中的反射强度会因折衷考虑低可见光反射率和高可见光透射率而稍稍降低。此涂层的曲线如图4中曲线B所示。对于透明玻璃上涂层的反射率从约17％下降到约6％。曲线B具有SiO2顶层而曲线A没有。
C.其它性质
前面的两个实施例涉及一种三层涂层，该涂层反射光谱UV和NIR区域中的光。前面指出，反射光强度是高低折射率交替层的数量的函数。更多的层意味着更高的反射率。但随着往双反射率涂层添加更多的层时，总厚度就成问题了：成本增加，并且需要更多的涂敷器在浮法线环境中生产涂层。
可增加UV反射的强度，而不增加堆的总厚度或者不牺牲NIR反射的强度。这可以通过用搀杂氟的氧化锡来替换内部二氧化硅层的三分中一部分来完成。但反过来说，中间层成了几个层的结合体。搀杂氟的SnO2，就象大多数透明导电氧化物一样，具有独特的性质：即在UV和可见光谱中具有高折射率而在NIR中有较低的折射率。涂层在UV中为S3HLHL3H，而在NIR中为SHLH。该涂层在UV和可见光中为五层涂层而在NIR中减少为三层涂层。该涂层和S3H3L3H的反射率如图5所示，具有1/4可见光波长二氧化硅层的此种涂层和S3H3L3HLL如图6所示。这些图中的曲线“B”为添加有搀杂氟的氧化锡的设计，而曲线“A”则没有。
透明导电氧化物(“TCO”)
透明导电氧化物(“TCO”)可用于具有上述高折射率材料的HLH堆中，以增加在近IR中的光的反射，这是因为该氧化物的自由电子及其在晶格中的流动性而导致其在NIR区域中具有低折射率。从而除了用于上述实例之外，TCO还可用于综合阻挡UV/NIR的设计。图7中曲线A示出从SHLH堆得到的反射率峰值，在SHLH堆中TiO2为高折射率层而搀杂氟的氧化锡为低折射率层。
从图7中曲线A可看出，涂层堆在设计波长1微米下反射率为约58％。在可见光区域中的折射率也是不同的，并且这产生干涉峰值和被反射的颜色。此特性被认为是不适宜的，维持反射率峰值并同时使反射最小化的方式可通过两种方法，即在堆上面或下面涂敷中的一种来获得。关键在于增加改变可见光反射性质而不显著降低NIR峰值的层。做到这点的一种方法是增加在可见光区域中旋光和在NIR区域中不旋光的涂层。透明导电氧化物(“TCO”)适用于此目的。如上所述，与TiO2相比，TCO的折射率在NIR中较低而在可见光谱中是中等的。当在SHLH堆的下面涂敷时，我们可得到如下配置的堆：基板、在可见光中分别为中等折射率、高折射率、中等折射率和高折射率的层以及在NIR光谱中的SL/3HLH。对此涂层不使用代号SMHMH，因为这些层在可见光区域中不是1/4波长的光学厚度。如图7中曲线B所示，L/3层是不旋光的，在此，对此堆的曲线与曲线A进行比较。曲线A为正常线，而对应于含L/3的堆的曲线B为粗线。可看出，NIR峰值是相对不变的，同时可见光峰值被大大衰减。此堆的TSET为约57％，可见光透射率为约76％。由于长波长的光被透明导电氧化物反射，此堆还具有较低的辐射。如前所述，随着增加涂层的LH对，反射率峰值可得到增加。
另一种使被反射的颜色衰减的方式为增加在可见光和NIR光谱中都为中等折射率的涂层。可以预料到，位于基板和第一高折射率层之间的中等折射率层会削弱NIR反射，因为这会打乱增强反射所需的正常的HLH次序。令人惊讶的是，反射强度的峰值没有被降低，但该峰值仅在波长方向发生轻微的偏移。通过调整堆中的其它层，该峰值可移回原位置。此结果允许堆的颜色得到调整，同时不牺牲NIR反射性能。图8比较没有颜色抑制层的涂层堆和具有SM/2HLH堆配置的涂层堆，前者由曲线A表示，亦即图7中的曲线A。可看出，可见光反射率峰值被降低，同时NIR峰值稍微有点偏移。
还有一种使颜色衰减的方式为在涂层堆下面增加折射率梯度变化层。该层一般随着膜层的膜厚增加而具有增加(或减少)的折射率。此种类型的颜色抑制对于抑制单个涂层的颜色是众所周知的(见美国专利5356718、5599387，在此引为参考)。此种类型的颜色抑制对于能否应用到抑制涂层堆的颜色还未得到检验，而且更重要地是，它对此堆的NIR反射的影响还未得到检验。折射率梯度变化涂层既可抑制颜色也可在某些情况下提高HLH堆中的性能。在这些实例中使用的梯度变化层被制作成用G表示的十层涂层，其中每层为10nm厚，并且其折射率从玻璃界面的1.55变化到梯度变化层顶部的2.0。其反射率曲线在图9中示出，并再次与图7中曲线A所示的SHLH堆进行比较。现在我们的堆为SGHLH。对于表示梯度变化层的曲线B而言，峰值反射率仅稍稍下降，并且在波长方向发生偏移，而可见光反射率则显著降低。
由于梯度变化层产生比玻璃界面更高的界面，现在可进一步增加反射率峰值，而且，在折射率梯度变化层和第一高折射率层中间增加的另一搀杂氟的氧化锡层现在会是旋光的并且会导致反射率峰值增加。该堆为SGLHLH。其颜色仍然会衰减但性能会提高。当需要更低的辐射时此堆非常适合。在图10中示出反射率光谱，并与图7中曲线A进行比较。
搀杂氟的氧化锡涂层还吸收一部分NIR光，因此对于太阳光控制的应用是非常理想的。它们有助于在反射和吸收NIR光时减少其透射。
而且出乎意料地是，远小于1/4波光学厚度的高/低折率层对可用于衰减被反射的颜色。它们还不会明显影响NIR反射。
如前所述，在堆上增加层会导致反射减少，此方法在这也是适用的。通过在涂层堆的上面和下面增加层，能影响被反射的颜色和使强度降低。此堆具有中等折射率、高、中等、高然后是低折射率(MHMHL)。图11中示出所得到的涂层堆，并与图7中的曲线A进行比较。可见光强度被大大削弱且颜色是非彩色的。反射率峰值的强度有一些偏移，但这可通过调整HLH层的厚度来纠正。
如上所述，对于双NIR/UV滤除涂层而言，SiO2和TCO结合体可一起用于低折射率层。图12中示出具有基板、TiO2、SiO2、搀杂氟的氧化锡、SiO2、搀杂氟的氧化锡、以及含有SiO2和搀杂氟的氧化锡的TiO2的堆(SHLMLMH)，此堆在NIR中的综合光学厚度为1/4波长，并与图7中的曲线A进行比较。从图12可看到，通过此多层低折射率1/4波途径而使反射率峰值得到增强。还应指出，可见光反射率峰值稍微被降低。
利用此多层低折射率层途径而使可见光反射率光谱衰减的新功能，可用于有关可见光反射率光谱，使被反射的颜色削弱同时保持NIR反射率峰值。例如，如图13所示，具有基板、IiO2、SiO2、SnO2：F和TiO2的堆(SHLMH)不会有被反射的颜色且其反射峰值增强。图13中包括图7中的反射曲线A，并作为比较。在可见光中是旋光的且在NIR光谱中为低折射率的层组合可用于获得设计者所需的任意可见光光学效果，而不是简单地仅用于颜色抑制。
往氧化锡中以搀杂水平加入锑会得到导电性。随着锑含量增加，导电性降低并且涂层开始显著吸收太阳光辐射。图14示出几种搀杂锑的氧化锡涂层的太阳光吸收。表3中列出生产这些涂层的化学汽相淀积(“CVD”)工艺的参数。当然也可采用其它已知的淀积工艺，如热解涂敷技术和象MSVD磁控管溅射真空淀积等的溅涂技术。喷射涂层被制成5wt％的混合物。
[表3](SLM是标准升/分)
试样号 玻璃的华氏温度(F)  MBTC浓度(mol％)  水浓度(mol％)   气流SLM  气体的排出比(％)  玻璃厚度(MM) 线速度(英寸/分钟)
    1     1000     0.5     0.5     55     115     4     50
    2     1200     0.5     0.5     55     115     4     50
    4     1200     0.5     0.0     55     115     4     50
    6     1200     0.1     0.5     55     115     4     50
    8     1200     0.1     0.0     55     115     4     50
    9     1000     0.5     1.0     55     115     4     50
    10     1000     1.0     0.5     55     115     4     50
    11     1000     1.0     1.0     55     115     4     50
此混合物为在单丁基三氯化锡(MBTC)中有三氯化锑，且此混合物手工喷涂到被加热至约1150华氏温度的透明玻璃基板上。锑以相对于MBTC不变的20wt％的量加入，进行CVD试验1-11。涂敷器在上游设有中央入口，在下游设有出口。涂敷区域的宽度为4英寸，出口之间的连线长度为5英寸。空气用作载体气体。
在表3中，涂层4和8吸收的NIR光比可见光更多，使得在需要高可见光透射率时这些涂层能很好地适用于太阳光控制。涂层2和6在约550nm下具有峰值吸收率。这些涂层非常适合于减弱Solex玻璃和Solargreen玻璃的绿色。涂层10吸收的可见光比NIR光更多，涂层1吸收的太阳光谱中的光基本不变，涂层9和11吸收大量的UV光。
这些涂层在退火和回火状态中会被上釉，其明显的结果是不褪色性或者是颜色在被涂敷的玻璃进行加热时不会变化。涂层的外观和性能优选在热处理前后是相同的。用于本项目研究的搀杂锑的氧化锡涂层在加热时是否会改变，取决于其淀积参数。各种试样的性质和某些性质因热处理而如何变化都在表4中列出。编号后有一H的试样为热处理后的试样。
[表4](A部分)
平均膜   Hall流动性MMRH-50(cm2/Vs)    Hall载体浓度MMRH-50(E20载电子/cm3)1   Hall表面电阻MMR H-50(ohm/sq.)       未加权的吸收率
 UV-可见光300-700nm   UV-可见光300-2500nm
  试样    厚度    平均值     平均值     平均值
    124810111H2H4H8H10H11H     665795310153675879     7.520.720.540.546.704.901.020.470.420.350.048.35     2.351.494.574.956.039.481.072.234.894.843.411.92     3.E＋057.E＋039.E＋032.E＋042.E＋066.E＋053.E＋058.E＋031.E＋042.E＋042.E＋052.E＋05     0.1590.3070.1730.1420.2030.254     0.1910.2980.2560.2110.2140.224
1＝幂(E)×1020载电子/cm3
[表4](B部分)
  试样     T     Tx     Ty     R1Y     R1x     R1y     R2Y     R2x     R2y
    1     67.7     0.312     0.312     21.0     0.299     0.307     17.6     0.294     0.303
    2     50.2     0.295     0.298     21.8     0.333     0.337     16.3     0.324     0.327
    4     76.5     0.306     0.316     12.2     0.294     0.297     09.2     0.280     0.284
    8     85.0     0.307     0.317     09.2     0.301     0.308     08.0     0.295     0.302
    10     76.0     0.313     0.321     16.0     0.294     0.302     13.4     0.295     0.305
    11     67.9     0.309     0.316     21.3     0.318     0.330     17.6     0.318     0.333
    1H     70.1     0.312     0.320     19.2     0.298     0.306     16.6     0.293     0.303
    2H     52.5     0.296     0.301     21.5     0.326     0.330     16.0     0.315     0.318
    4H     76.7     0.306     0.316     12.2     0.294     0.297     09.2     0.280     0.284
    8H     85.1     0.307     0.317     09.2     0.301     0.308     08.0     0.295     0.302
    10H     72.1     0.312     0.320     18.3     0.295     0.304     16.1     0.291     0.302
    11H     69.3     0.309     0.317     20.5     0.313     0.325     16.1     0.309     0.326
[表4](C部分)
  试样     ΔT     ΔR1     ΔR2  Macadam T  Macadam R1  Macadam R2
    1     2.38     -1.78     -0.96     3.21     4.98     3.32
    2     2.25     -0.32     -0.30     3.79     5.16     6.56
    4     0.14     -0.02      0.01     0.26     0.10     0.19
    8     0.12     -0.07     -0.02     0.18     0.31     0.15
    10     -3.9      2.32      2.68     4.74     7.38     9.96
    11     1.34     -0.81      0.49     1.90     4.48     6.94
R1为玻璃被涂敷侧上的反射率，R2为玻璃未被涂敷侧上的反射率，T为光的透射。
把表4中H试样暴露在1200华氏温度下长达约4分钟，然后冷却到室温。试样8在热处理之前的光学常数在下表5中示出。这些光学常数在以下其它实例中使用。
[表5]
    波长     折射率    虚拟折射率
    350.0360.0370.0380.0390.0400.0410.0420.0430.0440.0450.0460.0470.0480.0490.0500.0510.0520.0530.0540.0550.0560.0570.0580.0590.0600.0610.0620.0630.0640.0650.0660.0670.0680.0690.0700.0710.0720.0730.0740.0750.0760.0770.0780.0790.0800.0     1.894501.881401.869201.858001.847501.837701.828501.819901.811801.804201.797001.790201.783701.777601.771701.766101.760701.755501.750601.745801.741201.736701.732401.728201.724201.720201.716301.712501.708801.705201.701601.698101.694701.691201.687901.684601.681301.678001.674801.671501.668301.665201.662001.658801.655701.65260     0.090500.072270.058840.049340.043010.039290.037700.037830.039380.042090.045730.050130.055140.060650.066550.072760.079220.085860.092650.099540.106500.113510.120540.127590.134630.141650.148650.155630.162560.169470.176330.183150.189930.196670.203370.210030.216650.223230.229790.236310.242800.249260.255700.262120.268520.27491
(续)
    波长     折射率     虚拟折射率
    810.0820.0830.0840.0850.0860.0870.0880.0890.0900.0910.0920.0930.0940.0950.0960.0970.0980.0990.01000.01010.01020.01030.01040.01050.01060.01070.01080.01090.01100.01110.01120.01130.01140.01150.01160.01170.01180.01190.01200.01210.01220.01230.01240.01250.01260.01270.01280.01290.01300.01310.01320.01330.01340.01350.01360.01370.01380.01390.0     1.649401.646301.643101.640001.636801.633701.630501.627301.624101.620901.617701.614501.611201.607901.604601.601301.598001.594601.591201.587801.584401.580901.577401.573901.570401.566801.563201.559501.555801.552101.548401.544601.540801.537001.533101.529201.525201.521201.517201.513101.509001.504801.500701.496401.492201.487901.483501.479101.474701.470201.465701.461101.456501.451801.447101.442401.437601.432801.42790     0.281280.287640.293990.300330.306680.313020.319360.325710.332060.338420.344800.351180.357590.364010.370450.376910.383390.389900.396440.403010.409610.416240.422900.429600.436340.443110.449930.456790.463690.470640.477630.484670.491750.498890.506080.513320.520610.527960.535360.542820.550330.557910.565540.573240.580990.588810.596690.604630.612640.620720.628860.637070.645340.653690.662100.670580.679140.687770.69647
(续)
    波长     折射率     虚拟折射率
    1400.01410.01420.01430.01440.01450.01460.01470.01480.01490.01500.01510.01520.01530.01540.01550.01560.01570.01580.01590.01600.01610.01620.01630.01640.01650.01660.01670.01680.01690.01700.01710.01720.01730.01740.01750.01760.01770.01780.01790.01800.01810.01820.01830.01840.01850.01860.01870.01880.01890.0     1.423001.418001.413001.407901.402801.397601.392401.387201.381901.376501.371101.365601.360101.354601.349001.343301.337601.331901.326101.320201.314301.308301.302301.296301.290201.284001.277801.271501.265201.258801.252301.245801.239301.232701.226001.219301.212601.205801.198901.191901.185001.177901.170801.163701.156501.149201.141901.134501.127001.11950     0.705240.714080.723000.732000.741070.750220.759440.768740.778120.787580.797120.806740.816430.826210.836070.846010.856040.866140.876330.886610.896970.907410.917940.928550.939260.950040.960920.971880.982930.994071.005301.016601.028001.039501.051101.062801.074601.086401.098401.110401.122601.134801.147201.159601.172101.184701.197401.210201.223101.23610
以上示出的NIR反射器有助于控制太阳光从窗户的透射。太阳光被滤除的量是具有较大总体厚度的许多层的函数。需要许多层来进一步减少光穿过玻璃的透射。涂敷有选择性地或优先地吸收NIR太阳光而非可见光的涂层有助于制作良好的太阳光控制堆。具有上述光学性质的单层搀杂锑的氧化锡在厚度为800埃时具有约69％的可见光透射率和58％的TSET。图15示出透射曲线，并与图7中曲线A进行比较。该涂层在可见光区域没有那么高的透射率但其TSET差不多。当不需要较高的可见光-TSET之比时，或当光穿过窗户的透射需要较低时，例如需要减弱强光时，那么在堆中增加锑层是比较好的。搀杂锑的氧化锡层可与搀杂氟的氧化锡或其它TCO一起使用，以获得低辐射率并减少透射。图16示出梯度变化层、以及搀杂锑的氧化锡和搀杂氟的氧化锡涂层的理论上的光透射。TSET下降到51％，可见光透射为约69％。对于此设计，可通过改变搀杂锑的氧化锡层的厚度或改变涂层中锑的浓度，来改变TSET和可见光透射。
政府规定正促进窗户性能的提高。在美国南方，对于窗户的新性能目标是具有约0.45的荫蔽系数。这可用约37％的TSET来实现。通过增加搀杂锑的氧化锡层的厚度，可改变图16所述的涂层以达到此目标。此涂层的透射曲线如图17中曲线A所示。
此涂层具有约52％的可见光透射率和约37％的TSET。作为顶层的搀杂氟的氧化锡涂层会使此涂层的辐射率低于0.35。梯度变化层的厚度为800埃，搀杂锑的氧化锡的厚度为1800埃，且搀杂氟的氧化锡涂层的厚度为1800埃。
根据以上讨论，通过在梯度变化的、搀杂锑的氧化锡及搀杂氟的氧化锡的顶部上涂敷诸如TiO2的1/4波长高折射率层，可进一步减少此涂层的TSET。TSET下降到32.5％但可见光透射只下降到51％。这些具有或不具有TiO2层的堆的透射曲线在图17中分别由曲线B和A示出。
如果对于涂层不要求低辐射率，那么搀杂氟的氧化锡或其它适当的透明导电氧化物可被取消，只剩下梯度变化层、搀杂锑的氧化锡和TiO2。此涂层的透射曲线在图18中示出，并与具有搀杂氟的氧化锡的涂层进行比较。
透明玻璃上的2100埃厚的搀杂锑的氧化锡涂层具有49％的可见光透射率和约37％的TSET。增加在1000nm下为1/4波长光学厚度的TiO2层，可把搀杂锑的氧化锡的厚度降低到1800埃。TSET保持不变，但可见光透射率增加到54％。两条曲线均在图19中示出。粗线为具有TiO2层的搀杂锑的氧化锡。
对TiO2或高折射率层相对于梯度变化的颜色抑制层和搀杂锑的氧化锡及搀杂氟的氧化锡层的位置进行研究。在所有情况下，折射率梯度变化层在玻璃上都为第一层。堆配置缩写如下：S-基板；G-800埃厚的折射率梯度变化的颜色抑制层；Sn-1600埃厚的搀杂氟的氧化锡；Ti-1100埃厚的TiO2层；以及Sb-1800埃厚的搀杂锑的氧化锡。其结果在表6中列出。增加TiO2或高折射率层可在所有情况下提高TSET。[表6]
 实例#     堆 可见光透射率     TSET
    1  SGSbSnTi     50.6     32.4
    2  SGSbTiSn     50.9     35.9
    3  SGTiSbSn     52.2     35.1
    4  SGTiSnSb     51.8     35.3
    5  SGSnTiSb     51.5     36.0
    6  SGSnSbTi     50.3     32.4
    7    SGSnSb     51.4     36.8
    8    SGSbSn     51.8     36.9
制作两个不同的五层涂层，以表示对在涂层厚度最小时获得低TSET的吸收层的需求。曲线A为具有SHLHLH配置的五层涂层，其中，TiO2作为高折射率层，二氧化硅作为低折射率层。曲线B具有相同的配置，但用F：SnO2作为低折射率层。包含SiO2的设计的总厚度为约6747且优选为6747埃，它具有约为且优选为60％的TSET和具有约为且优选为85％的可见光透射率。具有搀杂氟的氧化锡的设计的总厚度约为且优选为6461埃，它具有约为且优选为50％的TSET和具有约为且优选为71.1％的可见光透射。显而易见，增加辅助层会减少NIR透射，但是此途径由于有许多厚层，成本太高而无法生产。即使增加辅助的搀杂氟的氧化锡和TiO2层对，涂层厚度增加2700埃，仅会使TSET减少5％并且以损失3.5％的可见光透射率为代价。很明显，此处描述的新型的搀杂锑的氧化锡对于以最小涂层厚度达到所需的TSET是优选的。
A.颜料
以下详细地检验两个具体实例。第一种情况为掩蔽Solex玻璃或Solargreen玻璃的绿色并把玻璃转变为灰色的涂层。在此，包含搀杂锑的氧化锡的薄层涂敷到玻璃或被涂敷的玻璃上。随着涂层的厚度增加，被透射的颜色会从绿色移到灰色，如果涂层增加得足够多，被透射的颜色会移到深红色。对于经过热处理的涂层，被透射的和被反射的颜色会在一定程度上发生偏移。
挡风玻璃的太阳光控制和抗反射
随着挡风玻璃的安装角增加，反射率增加。对于Solargreen玻璃，在安装角约为65°时，抗反射(AR)涂层的反射率会从18％降低到约12-13％。这些传统的AR涂层得不到任何其它的太阳光控制性质，但因AR性质而导致的可见光透射增加可用于使基板变暗且使TSET降低。AR的替代途径可用于进一步降低TSET，同时对于传统设计具有类似的AR性能。此替代途径不需改变基板成分即可得到更低的TSET。上述在顶部具有1/4波长的二氧化硅的UV/NIR涂层用作此应用的基础(对于NIR调整为SHLHL/2)。随着安装角增加，涂层的光学厚度减小。可增加层的物理厚度以补偿此影响。反射率降低到13％，TSET计算为约37％。
这些太阳光控制涂层的应用提供唯一的机会以进一步降低挡风玻璃的TSET。如果AR涂层不是必需的，可在挡风玻璃夹层中设置太阳光反射。可以想象，两个涂层，在每个夹层都有一个且被调整成反射不同的波长，均可把TSET降低到低于37％，同时保持目标可见光透射。也可如美国专利中所述的，AR涂层涂敷到Sungate挡风玻璃的内夹层中。此涂层的NIR反射器性质进一步提高此产品的性能，同时具有抗反射性能。
自清洁性质
当二氧化钛以锐钛矿形式淀积并且暴露在UV光中时它变成是自清洁的。在这些设计中二氧化钛可用作高折射率层。这可使该设计获得自清洁性质，同时增强太阳光控制性质。这些自清洁涂层可根据1998年9月24日出版的PCT申请WO98/41480进行涂敷，该申请在此引为参考。
具有彩色涂层的NIR
对于汽车应用，过渡金属氧化物可用于改变玻璃被反射和被透射的颜色。这些涂层可提供较宽的颜色范围，但被涂敷的玻璃的TSET会提高。这可通过在上述设计中结合过渡金属氧化物而获得太阳光控制和较宽的颜色范围。
具有高折射率的过渡金属氧化物在这些设计中可用作高折射率层。如果仅用过渡金属氧化物时颜色太强，那么过渡金属氧化物可只用作一个高折射率层，或甚至作为高折射率层的一部分。作为替代方案，彩色过渡金属氧化物可与非彩色氧化物一同使用，使涂层的颜色减弱。使用这些技术中的任一种，既可获得太阳光控制又有较宽的颜色范围。对于不同的高折射率层甚至可有不同的彩色材料，使设计者可有更多的选择以控制被涂敷玻璃的颜色。

Claims (37)

1.一种多层涂敷工件，其中包括：
a)从包括透明玻璃、染色玻璃、太阳光控制玻璃以及彩色玻璃的组中选择的透明基板；
b)主要包含金属的第一无机涂层，该涂层具有视觉透明度且具有从包括高和低折射率的组中选择的折射率；
c)主要包含金属的第二无机涂层，该涂层具有视觉透明度且具有与第一涂层折射率相反的折射率；
d)主要包含金属的第三元机涂层，该涂层具有视觉透明度且具有在第一涂层的折射率范围中的折射率。
2.如权利要求1所述的工件，其中，具有高折射率的涂层的折射率比另一涂层的低折射率高；并且具有低折射率的涂层的折射率比高折射率涂层的高折射率低。
3.如权利要求1所述的工件，其中，具有高折射率的涂层的折射率大于约1.75；且具有低折射率的涂层的折射率小于约1.75。
4.如权利要求1所述的工件，其中，具有高折射率的涂层的折射率大于1.9；且具有低折射率的涂层的折射率小于1.9。
5.如权利要求1所述的工件，其中，第一涂层从二氧化钛和二氧化硅中选择；当第一涂层是二氧化钛时第二涂层为二氧化硅，且当第一涂层是二氧化硅时第二涂层为二氧化钛；第三涂层与第一涂层相同。
6.如权利要求5所述的工件，其中，该工件具有作为内部二氧化硅涂层的中间的三分之一部分的透明导电氧化物，从而具有包括几个涂层相组合的中间层，因此，透明导电氧化物在UV和可见光光谱中提供高折射率但在NIR中提供低折射率，获得在UV中堆配置为S3HLHL3H的五层涂层堆和在NIR中堆配置为SHLH的三层涂层堆；该涂层在UV和可见光中有效地成为五层涂层堆，但在NIR中减少为三层涂层，从而导致UV的反射强度增加但不增加涂层堆的总厚度，且不牺牲NIR的反射强度。
7.如权利要求1所述的被涂敷的多层工件，其中，涂层吸收的NIR比可见光多。
8.如权利要求1所述的被涂敷的多层工件，其中，涂层吸收的光谱中的NIR部分和可见光部分是相等的。
9.如权利要求1所述的被涂敷的多层工件，其中，涂层吸收的可见光比NIR多。
10.如权利要求1所述的被涂敷的多层工件，其中，至少一个涂层具有搀杂锑的氧化锡，锑的浓度为搀杂浓度，且吸收光的涂层厚度为约500纳米，由此改变绿色基板透射的颜色。
11.如权利要求1所述的工件，其中，具有高折射率的涂层的材料在光谱中UV和可见光区域具有高折射率，而在光谱中NIR区域具有低折射率。
12.如权利要求1所述的工件，其中，折射率来自搀杂氟的氧化锡。
13.如权利要求1所述的工件，其中，该工件具有吸收整个太阳光谱中所有光的第四涂层，通过改变淀积工艺调整该涂层使其吸收相对更多的从包括可见光、UV光和NIR光的组中选择的光，控制不同波长的相对吸收。
14.如权利要求13所述的工件，其中，第四涂层为搀杂锑的氧化锡。
15.如权利要求1所述的工件，其中，该工件在SHLH堆的顶部上具有光学上不可见的至少一个半波涂层，使得堆SHLHLL起到与堆SHLH相同的作用且UV滤除性能没有变化。
16.如权利要求15所述的工件，其中，对于UV中的设计波长，顶部的半波长的二氧化硅LL在可见光谱中是1/4波长，该1/4波长层通过具备用于阻挡UV和透射可见光的层厚而用作可见光谱反射率降低层。
17.如权利要求1所述的工件，其中，设计波长为330nm，这使得ISO UV最小化同时对于3.6mm厚的绿色玻璃保持可见光透射率大于70％。
18.如权利要求1所述的工件，其中，该工件***到每层均设计为350nm半波涂层的初始SHLH堆中而得到S3H3L3H，从而使该涂层堆在350nm设计波长下起到相同的作用，但该涂层堆在接近1050nm时为SHLH堆，此时反射率约为最大，从而使该涂层的折射率在更长的波长下更小，其峰值向位于光谱NIR区域内的更短波长移动，因而该涂层堆在两个设计波长下反射。
19.如权利要求1所述的工件，其中，该工件具有一种涂层以改变可见光谱的反射强度，该涂层在可见光谱中为1/4波长；在NIR中1050nm下为1/8波长；在UV中350nm下为1.5波长。
20.如权利要求1所述的工件，其中，该工件在HLH涂层堆的至少一侧上具有透明导电氧化物涂层。
21.如权利要求20所述的工件，其中，透明导电氧化物为搀杂氟的氧化锡，高折射率涂层为二氧化钛。
22.如权利要求20所述的工件，其中，该工件包括至少一个LH折射率涂层对，以增加反射率峰值。
23.如权利要求1所述的工件，其中，该工件包括位于基板和第一高折射率涂层之间的中等折射率涂层，从而使被反射的颜色衰减。
24.如权利要求1所述的工件，其中，该工件包括在最后一个高折射率涂层上的中等折射率涂层，从而使被反射的颜色衰减。
25.如权利要求1所述的工件，其中，该工件包括其折射率沿涂层厚度变化的梯度变化涂层以及至少一个HLH涂层堆。
26.如权利要求1所述的工件，其中，该工件被回火处理。
27.如权利要求1所述的工件，其中，该工件具有双NIR/UV滤除涂层堆，以及用作低折射率层的二氧化硅和透明导电氧化物涂层。
28.如权利要求27所述的工件，其中，玻璃基板上的涂层堆具有氧化钛、至少一对二氧化硅和透明导电氧化物的涂层对、以及二氧化钛，其中二氧化硅和透明导电氧化物的涂层对在NIR中具有1/4波的综合光学厚度。
29.如权利要求27所述的工件，其中，透明导电氧化物为搀杂氟的氧化锡。
30.如权利要求27所述的工件，其中，涂层堆具有折射率呈梯度变化的层、搀杂锑的氧化锡和搀杂氟的氧化锡。
31.如权利要求1所述的工件，其中，该工件具有从以下组中选择的五层涂层堆，该组包括：配置为SHLHLH的涂层堆，其中TiO2为高折射率层、二氧化硅为低折射率层，总厚度为约6747埃、TSET约为60％、可见光透射率约为85％；与前一涂层堆配置相同的堆，但F：SnO2为低折射率层，并且总厚度为约6461埃、TSET约为50％、可见光透射率约为71.1％。
32.如权利要求1所述的工件，其中，玻璃基板为绿色且有搀杂锑的氧化锡薄涂层，涂层的厚度使被透射的颜色从绿色变为深红色。
33.如权利要求1所述的工件，其中，高折射率涂层包括用作高折射率层的具有高折射率的过渡金属氧化物，在此，过渡金属氧化物用作涂层堆中的一整个高折射率层或用作高折射率层的一部分，使颜色强度减弱，并且彩色过渡金属氧化物可与非彩色氧化物一起应用使涂层颜色衰减，从而既获得太阳光控制又具有多种颜色。
34.一种多层涂敷的挡风玻璃，其中该挡风玻璃具有小于10％的紫外光透射率、小于50％的总太阳能透射率，以及同时具有大于70％的可见光透射率，该挡风玻璃包括：
a)从包括染色玻璃、太阳光控制玻璃以及彩色玻璃的组中选择的透明基板；
b)主要包含金属的第一涂层，该涂层具有从包括高和低折射率的组中选择的折射率；
c)主要包含金属的第二涂层，该涂层具有与第一折射率相反的折射率；
d)主要包含金属的第三无机涂层，该涂层具有在第一涂层的折射率范围中的折射率。
35.如权利要求34所述的工件，其中，包括顶部1/4波长的二氧化硅的UV/NIR涂层具有为NIR调整的SHLHL/2配置，随着汽车窗口的挡风玻璃安装角增加，涂层的光学厚度减少而涂层的物理厚度增加以进行补偿，从而进一步减少挡风玻璃的TSET。
36.如权利要求34所述的工件，其中，用于太阳光反射的涂层置于不同的基板表面上，从而置于基板之间作为没有抗反射涂层的挡风玻璃的夹层。
37.如权利要求1所述的工件，其中，基板基本上不含CeO2。
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