ПОДЛОЖКА, СНАБЖЕННАЯ СТЕКЛОПАКЕТОМ С ТЕПЛОВЫМИ СВОЙСТВАМИ
SUBSTRATE PROVIDED WITH A STACK HAVING THERMAL PROPERTIES

Настоящее изобретение относится к прозрачной подложке, покрытой стеклопакетом из тонких слоев, включающих несколько функциональных слоев, которые могут воздействовать на солнечное излучение и/или инфракрасное излучение с большой длиной волны. Изобретение относится также к остеклениям, содержащим эти подложки, а также к использованию таких подложек для изготовления теплоизолирующих и/или солнцезащитных остеклений.
Такие остекления могут быть предназначены как для оборудования зданий, так и автотранспортных средств, особенно, для снижения нагрузки при кондиционировании и/или для предотвращения чрезмерного перегрева, так называемые остекления с «солнечным контролем», и/или снижения количества рассеиваемой наружу энергии, так называемые остекления «с низкой излучательной способностью», к которому приводит постоянно увеличивающийся размер остекленных поверхностей в зданиях и салонах автомобилей.
Известны остекления, содержащие прозрачные подложки, покрытые стеклопакетами из тонких слоев, содержащих, по меньшей мере, три металлических функциональных слоя. Эти пакеты обычно получают последовательным нанесением покрытий, осуществляемых способом с использованием вакуума, как катодное распыление, при необходимости, с помощью магнитного поля.
Использование подложки на основе стеклопакета, содержащего, по меньшей мере, три металлических слоя, позволяет оптимизировать солнцезащитные свойства содержащих их остеклений, что может передаваться снижением солнечного фактора (g) и ростом селективности (s). По изобретению, подразумевают под:
- солнечным фактором «g» отношение полной энергии, поступающей в помещение через остекление, к падающей солнечной энергии,
- селективностью «s» отношение светопропускания к солнечному фактору TL/g.
В этом типе стеклопакета каждый функциональный слой располагается между двух антибликовых покрытий, обычно содержащих каждое несколько антибликовых или диэлектрических слоев, каждый из которых выполнен из материала типа нитрида и, в частности, нитрида кремния или алюминия и/или типа оксида. С оптической точки зрения целью этих покрытий, которые обрамляют функциональный слой, является «антиотражение» этого функционального слоя.
Выбор использования стеклопакета с тремя металлическими слоями влияет на светопропускание подложек и/или остеклений, содержащих названные стеклопакеты. В зависимости от климата стран, в которых должны быть встроены эти остекления, показатели по светопропусканию и солнечному фактору, которые должны быть достигнуты, могут изменяться в некотором диапазоне. Светопропускание должно быть достаточно низким для устранения ослепления и достаточно высоким для того, чтобы снижение количества света, проникающего внутрь пространства, ограниченного названным остеклением, не приводило к необходимости использования искусственного освещения. Например, изолирующие остекления, имеющие высокую селективность около 2, преимущественно используются в качестве остеклений, предназначенных для воздействия сильного солнечного излучения.
Однако, подложки или остекления, содержащие стеклопакеты с тремя металлическими функциональными слоями и имеющие светопропускание порядка 50%, не дают полного удовлетворения и имеют, в частности, следующие недостатки:
- неудовлетворительный внешний вид, в частности, с некрасивыми цветами при внутреннем отражении, наружном отражении и светопропускании, и/или
- высокие значения уровня отражения, мешающие наблюдателю, особенно, когда подложка используется для ограничения двух пространств с разными уровнями освещенности, такими как комната, освещенная в ночное время, и/или
- неудовлетворительные показатели солнечного контроля, такие как низкая избирательность.
Наружное отражение, а особенно высокое внутреннее отражение, имеет тот недостаток, когда подложки используются для оконного остекления здания, что отбрасываются четкие световые пятна, наподобие зеркал, снижая видимость через остекление.
Следовательно, необходимо отыскать компромисс между оптическими и тепловыми показателями и красивым внешним видом.
Для стран с жарким климатом, в которых преобладающая доля потребления энергии приходится на кондиционирование, g должен быть низким. По изобретению, стремятся, таким образом, минимизировать солнечный фактор и повысить селективность, сохраняя при этом светопропускание, подходящее для обеспечения эффективной изоляции и хорошего обзора.
В заявке на патент ЕР 0 645 352 описывается, например, прозрачная подложка, содержащая стеклопакет из тонких слоев, включающий, в частности, по меньшей мере, три серебряных слоя, разделенных слоями из диэлектрических материалов.
Толщина серебряных слоев увеличивается в зависимости от удаления от подложки. Остекления, содержащие такие подложки, хотя и имеют приятный внешний вид, не обладают селективностью выше 2. Следовательно, чрезвычайно сложно сохранить одновременно высокую селективность и приемлемые с точки зрения эстетики цвета при пропускании и отражении, в частности, с внешним видом остекления, которое изнутри видится в нейтральном цвете.
Задачей настоящего изобретения является, след., устранение этих недостатков путем разработки подложки, включающей стеклопакет, содержащий, по меньшей мере, три слоя, с отражательными свойствами в инфракрасном диапазоне, в частности, металлические, имеющие высокую селективность, т.е. наиболее высокое отношение TL/g для заданного значения TL, с обеспечением при этом такого внешнего вида, особенно при наружном отражении, внутреннем отражении и при светопропускании, который был бы приятен глазу, при этом, подложка используется в качестве сплошного остекления, встроенного в многослойное изолирующее остекление типа двойного остекления или даже в слоистое остекление. Эти свойства предпочтительно достигаются после одной (или нескольких) термообработки(ток) при высокой температуре типа бомбировки, и/или закалки, и/или отжига. Приятный глазу внешний вид передается достижением цветов при отражении, как снаружи, так и изнутри, более нейтральный, в сине-зеленой гамме, и который, кроме того, мало изменяется в зависимости от угла наблюдения.
Предметом изобретения является прозрачная подложка 10, включающая стеклопакет из тонких слоев по п.1. Он содержит последовательно, начиная от подложки, поочередно три функциональных металлических слоя 40, 80, 120, в частности, функциональные слои на основе серебра или металлических сплавов, содержащих серебро, и четыре антибликовых покрытия 20, 60, 100, 140, причем каждое антибликовое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, так чтобы каждый функциональный металлический слой 40, 80, 120 располагался между двух антибликовых покрытий 20, 60, 100, 140. Значения толщины функциональных металлических слоев 40, 80, 120, начиная с подложки, увеличиваются по мере от удаления от подложки. Второй функциональный металлический слой 80 находится непосредственно в контакте с блокирующим слоем, называемым вторым блокирующим слоем, выбранным из блокирующего подслоя и блокирующего надслоя, соответственно называемых второй блокирующий подслой и второй блокирующий надслой. Второй блокирующий подслой и/или второй блокирующий надслой имеет толщину выше 1 нм.
Сочетание возрастающего распределения по толщине металлических функциональных слоев с отражательными свойствами в инфракрасном диапазоне и концентрации блокирующих слоев в контакте со вторым функциональным слоем позволяет получать остекления с очень высокой селективностью, имеющей, в частности, отношение TL/g выше 2, предпочтительно выше 2,2. Путем регулирования значений толщины функциональных слоев и блокирующих слоев, прозрачность остекления может контролироваться до достижения значений TL порядка 50%, интервал наиболее подходящий для остеклений, предназначенных для использования в регионах с высокой инсоляцией. Но главное преимущество изобретения заключается в том, что удовлетворительные показатели в плане защиты от солнечного излучения не вредят внешнему виду подложки, которая имеет, в частности, цвета при светопропускании, наружном отражении и внутреннем отражении, приемлемые с точки зрения эстетики, а также достаточно низкие значения внутреннего отражения для ограничения зеркальных отражений.
Действительно, подложка, покрытая многослойным стеклопакетом по изобретению, используемая в качестве сплошного остекления или встроенная в многослойное остекление типа двойного остекления, имеет приятное и нежное окрашивание при внутреннем отражении, при наружном отражении и светопропускании, в синей или сине-зеленой гамме (значения цветового фона порядка 470-500 нм). Под «цветом в сине-зеленой гамме» в рамках настоящего изобретения следует понимать, что в системе измерения цвета Lа*b*, a* составляет от -12 до -2, предпочтительно от -10 до -4, а b* составляет от -12 до 2, предпочтительно от -10 до 1.
Кроме того, этот внешний вид остается почти неизменным независимо от угла падения, под которым наблюдается остекление (нормальное падение и под углом). Это означает, что у наблюдателя не складывается впечатление о значительной неоднородности окрашивания или внешнего вида.
По всему описанию подложка по изобретению считается установленной горизонтально. Стеклопакет из тонких слоев укладывается сверху подложки. Смысл выражений «сверху» и «снизу» и «ниже» и «выше» следует рассматривать относительно этого направления. Если нет специальной оговорки, выражения «сверху» и «снизу» не означают обязательно, что два слоя и/или покрытия располагаются в контакте друг с другом. В случае, когда уточняется, что слой укладывается «в контакте» с другим слоем или покрытием, это означает, что нельзя иметь там один (или несколько) слой(ев), вставленный(х) между этими двумя слоями (или слоем и покрытием).
В рамках настоящего изобретения наименования «первый», «второй», «третий» и «четвертый» для функциональных слоев или антибликовых покрытий определяются, начиная с несущей подложки стеклопакета и со ссылкой на слои или покрытия одной функции. Например, ближайший к подложке функциональный слой является первым функциональным слоем, следующий при удалении от подложки является вторым функциональным слоем и т.д.
Признак, по которому возрастают значения толщины функциональных металлических слоев 40, 80, 120, начиная от подложки, означает, что толщина третьего функционального металлического слоя 120 выше толщины второго функционального металлического слоя 80 и что толщина второго функционального металлического слоя выше толщины первого функционального металлического слоя 40. Увеличение толщины между двух последовательных функциональных слоев составляет в предпочтительном порядке увеличения более 2 нм, более 3 нм, более 4 нм.
Если не указано иное, упомянутые в настоящем документе значения толщины являются физическими значениями, или фактическими (а не оптическими значениями).
По преимущественным вариантам осуществления изобретения, функциональные металлические слои удовлетворяют одному или нескольким следующим условиям:
- три функциональных металлических слоя соответствуют первому, второму и третьему металлическому функциональному слою, которые определяются, начиная от подложки,
- отношение толщины металлического функционального слоя к толщине предыдущего выше или равно 1,10,
- отношение толщины второго металлического слоя 80 к толщине первого функционального металлического слоя 40 составляет от 1,50 до 2,20, предпочтительно, от 1,80 до 2,20 включительно,
- отношение толщины третьего металлического слоя 120 к толщине второго функционального металлического слоя 80 составляет от 1,10 до 1,60, предпочтительно от 1,10 до 1,55 включительно,
- толщина каждого функционального слоя составляет от 6 до 26 нм, предпочтительно от 6 до 24 нм включительно,
- толщина первого функционального металлического слоя 40 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 7 до 12 нм, от 8 до 10 нм,
- толщина второго функционального металлического слоя 80 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 14 до 18 нм, от 15 до 17 нм,
- толщина третьего функционального металлического слоя 120 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 18 до 24 нм, от 19 до 23 нм,
- общая толщина функциональных металлических слоев 40, 80, 120 составляет от 30 до 60 нм включительно, предпочтительно от 40 до 50 нм.
Отношение среднего значения толщины второго и третьего функциональных металлических слоев к толщине первого функционального металлического слоя составляет от 1,50 до 2,50 включительно. Соблюдение этих отношений способствует достижению цвета при наружном отражении в сине-зеленой гамме.
Эти диапазоны толщины для функциональных металлических слоев представляют собой диапазоны, при которых достигаются наилучшие результаты для светопропускания в двойном остеклении около 50%, при этом низкий коэффициент отражения света и более низкий солнечный фактор позволяют добиться высокой селективности, да еще с цветом, как при отражении снаружи, так и изнутри, а также при нейтральном светопропускании, в сине-зеленой гамме.
По изобретению, блокирующий слой может быть вставлен между одним или каждым антибликовым покрытием и прилегающим функциональным слоем. Блокирующий слой, расположенный под функциональным слоем в направлении подложки, называется блокирующим подслоем «UB». Блокирующий слой, расположенный над функциональным слоем напротив подложки, называется блокирующим надслоем «ОВ». Обычно функция блокирующих слоев заключается в защите функциональных слоев от возможного разрушения при нанесении верхнего антибликового покрытия и при возможной высокотемпературной термообработке типа отжига, бомбировки и/или закалки.
Что касается блокирующих слоев, расположенных в контакте с функциональным слоем, наименования «первый», «второй» и «третий» задаются, начиная с несущей подложки стеклопакета и со ссылкой на наименование «первый», «второй» и «третий» функционального слоя, в контакте с которым располагаются блокирующие слои. Например, второй функциональный слой может содержать один или два вторых блокирующих слоя, которые выбираются из блокирующего второго подслоя и второго блокирующего надслоя.
Совершенно удивительным образом заявитель открыл, что интересные результаты от подложки по изобретению получают, в частности, благодаря сочетанию увеличивающихся значений толщины, начиная от подложки, для функциональных слоев и концентрации и по толщине блокирующего слоя или слоев вокруг второго функционального слоя.
По изобретению, толщина первого блокирующего слоя означает сумму значений толщины первого блокирующего подслоя и первого блокирующего надслоя, если оба блокирующих слоя находятся в контакте с первым функциональным слоем. Также, толщина второго блокирующего слоя означает сумму значений толщины второго блокирующего подслоя и второго блокирующего надслоя, если оба блокирующих слоя находятся в контакте со вторым функциональным слоем. Наконец, толщина третьего блокирующего слоя означает сумму значений толщины третьего блокирующего подслоя и третьего блокирующего надслоя, если оба блокирующих слоя находятся в контакте с третьим функциональным слоем.
Подложка по изобретению содержит, по меньшей мере, один второй блокирующий слой, расположенный в контакте со вторым функциональным металлическим слоем 80 и, при необходимости, по меньшей мере, с одним блокирующим слоем, выбранным из:
- первого блокирующего слоя, расположенного в контакте с первым функциональным металлическим слоем 40,
- третьего блокирующего слоя, расположенного в контакте с третьим функциональным металлическим слоем 120,
причем первый, второй и/или третий блокирующие слои имеют соответственно толщину СВ1, СВ2, СВ3, удовлетворяющую следующему уравнению: СВ1+СВ3<1,10 CB2 c толщиной СВ2, по меньшей мере, не ноль.
Подложка по изобретению содержит, по меньшей мере, один блокирующий слой, выбранный из:
- первого блокирующего подслоя UB1, расположенного под первым функциональным металлическим слоем 40 и в контакте с ним,
- первого блокирующего надслоя ОВ1, расположенного над первым функциональным металлическим слоем 40 и в контакте с ним,
- второго блокирующего подслоя UB2, расположенного под вторым функциональным металлическим слоем 80 и в контакте с ним,
- второго блокирующего надслоя ОВ2, расположенного над вторым функциональным металлическим слоем 80 и в контакте с ним,
- третьего блокирующего подслоя UB3, расположенного под третьим функциональным металлическим слоем 120 и в контакте с ним,
- третьего блокирующего надслоя ОВ3, расположенного над третьим функциональным металлическим слоем 120 и в контакте с ним,
которые имеют соответственно толщину UB1, OB1, UB2, OB2, UB3, OB3, удовлетворяющую следующему уравнению: (UB1+OB1)+(UB3+OB3)<1,10(UB2+OB2), при этом, по меньшей мере, толщина UB2 или OB2 не равна нулю.
По определению изобретения, значения толщины CB1, UB1, OB1, CB3, UB3, OB3, CB2, UB2 и ОВ2 удовлетворяют следующим уравнениям:
- СВ1 равно UB1+OB1,
- CB3 равно UB3+OB3 и
- СВ2 равно UB2+OB2.
По преимущественным вариантам осуществления изобретения, блокирующий или блокирующие слои удовлетворяют одному или нескольким следующим условиям:
- каждый функциональный металлический слой (40,80,120) находится в контакте, по меньшей мере, с одним блокирующим слоем,
- каждый функциональный металлический слой 40,80,120 находится в контакте с единственным блокирующим слоем,
- блокирующий или блокирующие слои располагаются в контакте с одним функциональным металлическим слоем и над ним и соответствуют блокирующим надслоям «ОВ»,
- каждый функциональный металлический слой 40, 80,120 находится в контакте с одним блокирующим надслоем, называемым, в зависимости от положения по отношению к подложке, первым блокирующим надслоем, вторым блокирующим надслоем и третьим блокирующим надслоем,
- блокирующий или блокирующие слои располагаются в контакте с одним функциональным металлическим слоем и под ним и соответствуют блокирующим подслоям «UB»,
- каждый функциональный металлический слой 40, 80, 120 находится в контакте с одним блокирующим подслоем, называемым, в зависимости от положения по отношению к подложке, первым, вторым и третьим блокирующим подслоем,
- первый, второй и третий блокирующие надслои имеют соответственно толщину ОВ1, ОВ2 и ОВ3, удовлетворяющую следующему уравнению:
ОВ1+ОВ3<1,10ОВ2,
- первый, второй и третий блокирующие подслои имеют соответственно толщину UB1, UB2 и UB3, удовлетворяющую следующему уравнению:
UB1+UB3<1,10UB2,
- отношение толщины второго блокирующего слоя СВ2 к толщине первого блокирующего слоя СВ1 выше 1,10, предпочтительно составляет от 1,10 до 10, а лучше от 1,10 до 2,00, предпочтительно от 1,40 до 1,70 включительно,
- отношение толщины второго блокирующего слоя СВ2 к толщине третьего блокирующего слоя СВ3 выше 1,10, предпочтительно составляет от 2,00 до 10, предпочтительно от 2,90 до 3,20 включительно,
- отношение толщины второго блокирующего надслоя ОВ2 к толщине первого блокирующего надслоя ОВ1 выше 1,10, предпочтительно составляет от 1,10 до 10,00, а лучше от 1,10 до 2,00, предпочтительно от 1,40 до 1,70 включительно,
- отношение толщины второго блокирующего надслоя ОВ2 к толщине третьего блокирующего надслоя ОВ3 выше 1,10, предпочтительно составляет от 2,00 до 10,00, предпочтительно от 2,90 до 3,20 включительно,
- отношение толщины второго блокирующего подслоя UB2 к толщине первого блокирующего подслоя UB1 выше 1,10, предпочтительно составляет от 1,10 до 10,00, а лучше от 1,10 до 2,00, предпочтительно от 1,40 до 1,70 включительно,
- отношение толщины второго блокирующего подслоя UB2 к толщине третьего блокирующего подслоя UB3 выше 1,10, предпочтительно составляет от 2,00 до 10, предпочтительно от 2,90 до 3,20 включительно,
- толщина каждого блокирующего подслоя и надслоя составляет, по меньшей мере, 0,5 нм, предпочтительно, по меньшей мере, 0,8 нм,
- толщина первого блокирующего слоя СВ1 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 1 до 2,5 нм, от 1,5 до 2 нм,
- толщина первого блокирующего надслоя ОВ1 50 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 1 до 2,5 нм, от 1,5 до 2 нм,
- толщина первого блокирующего подслоя UB1 составляет в возрастающем порядке предпочтения от 1 до 2,5 нм, от 1,5 до 2 нм,
- толщина второго блокирующего слоя СВ2 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 1,5 до 3,5 нм, от 2 до 3 нм,
- толщина второго блокирующего надслоя ОВ2 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 1,5 до 3,5 нм, от 2 до 3 нм,
- толщина второго блокирующего подслоя UB2 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 1,5 до 3,5 нм, от 2 до 3 нм,
- толщина третьего блокирующего слоя СВ3 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 0,5 до 1,5 нм, от 0,5 до 1 нм,
- толщина третьего блокирующего надслоя ОВ3 130 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 0,5 до 1,5 нм, от 0,5 до 1 нм,
- толщина третьего блокирующего подслоя UB3 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 0,5 до 1,5 нм, от 0,5 до 1 нм,
- общая толщина блокирующих слоев 50, 90, 130 составляет от 3 до 7 нм включительно, предпочтительно от 3,5 до 5 нм, а лучше от 4 до 5 нм.
По преимущественным вариантам осуществления изобретения, блокирующие слои выбираются из металлов и металлических сплавов, нитридов и оксинитридов. Блокирующие слои выбираются след. из металлических слоев на основе металла или металлического сплава, слоев из нитрида металла и слоев из оксинитрида металла, предпочтительно, из одного или нескольких элементов, выбранных из титана, никеля, хрома и ниобия, таких как Ti, TiN, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr, NiCrN.
Хотя блокирующие слои наносятся в виде металла, нитрида или оксинитрида, очевидно, что слои могут подвергаться частичному или полному окислению в зависимости от толщины, например, в момент нанесения следующего слоя.
По преимущественным вариантам осуществления изобретения, антибликовые покрытия отвечают одному или нескольким следующим условиям:
- антибликовые покрытия, соответствующие первому, второму и третьему антибликовому покрытию, определяемому, начиная от подложки, имеют почти одинаковую толщину,
- антибликовые покрытия, предпочтительно в закаленных стеклопакетах, соответствующие первому, второму и третьему антибликовому покрытию, определяемому, начиная от подложки, имеют отношение толщина покрытия к толщине предыдущего, которое составляет от 0,90 до 1,20 включительно,
- толщина первого антибликового покрытия 20 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 30 до 75 нм, от 40 до 70 нм, от 50 до 60 нм,
- толщина второго антибликового покрытия 60 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 40 до 80 нм, от 50 до 70 нм, от 60 до 65 нм,
- толщина третьего диэлектрического покрытия 100 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 40 до 80 нм, от 50 до 70 нм, от 60 до 65 нм,
- толщина четвертого антибликового покрытия 140 составляет в предпочтительном порядке возрастания от 15 до 40 нм, от 20 до 30 нм,
- антибликовые покрытия содержат, по меньшей мере, один диэлектрический слой на основе оксида или нитрида одного или нескольких элементов, выбираемых из кремния, алюминия, олова, цинка,
- по меньшей мере, одно антибликовое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой с защитной функцией,
- каждое антибликовое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой с барьерной функцией,
2
3
4
x
y
- диэлектрические слои с барьерной функцией предпочтительно являются на основе соединений кремния, выбираемых из оксидов, таких как SiO, нитридов кремния SiN и оксинитридов SiON, при необходимости, с присадкой с помощью, по меньшей мере, некоторого другого элемента, такого как алюминий,
- по меньшей мере, одно антибликовое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой со стабилизирующей функцией,
- каждое антибликовое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой со стабилизирующей функцией,
- диэлектрические слои со стабилизирующей функцией предпочтительно являются на основе кристаллизованного оксида, в частности, на основе оксида цинка, при необходимости, с присадкой с помощью, по меньшей мере, некоторого другого элемента, такого как алюминий,
- каждый функциональный слой находится над антибликовым покрытием, верхний слой которого является диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией, предпочтительно на основе оксида цинка, и/или под антибликовым покрытием, нижний слой которого является диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией.
Антибликовые покрытия, расположенные каждый между двух функциональных металлических слоев, т.е. второе и третье антибликовое покрытие, имеют довольно близкие значения оптической толщины. Каждое антибликовое покрытие, расположенное между двух функциональных металлических слоев, содержит один или несколько диэлектрических слоев.
Предпочтительно, каждое антибликовое покрытие состоит только из одного или из нескольких диэлектрических слоев. Предпочтительно, нет, следовательно, поглощающего слоя в антибликовых покрытиях, чтобы не снижать светопропускание.
Стеклопакеты по изобретению могут содержать диэлектрические слои с барьерной функцией.
Под диэлектрическими слоями с барьерной функцией подразумевают слой из материала, способного выполнять роль барьера для диффузии кислорода и воды при высокой температуре, поступающих из окружающей атмосферы или от прозрачной подложки, к функциональному слою. Материалы, применяемые для диэлектрического слоя с барьерной функцией, не должны поэтому подвергаться химическому или структурному изменению при высокой температуре, которое могло бы привести к изменению их оптических свойств. Диэлектрический или диэлектрические слои с барьерной функцией также предпочтительно выбираются из материала, способного создать барьер материалу, применяемому для функционального слоя. Диэлектрические слои с барьерной функцией обеспечивают стеклопакету возможность подвергаться термообработкам, типа отжига, закалки или бомбировки, без значительного изменения оптических свойств.
2
3
4
x
y
Диэлектрические слои с барьерной функцией являются предпочтительно на основе соединений кремния, выбираемых из оксидов, таких как SiO, нитридов кремния SiNи оксинитридов SiON, при необходимости, с присадкой с помощью, по меньшей мере, некоторого другого элемента, такого как алюминий. Диэлектрические слои с барьерной функцией могут быть также на основе нитрида алюминия AlN. Присутствие диэлектрических слоев с барьерной функцией чрезвычайно полезно для стеклопакетов с тонкими слоями, подлежащих бомбировке/закалке.
Стеклопакеты по изобретению могут содержать диэлектрические слои со стабилизирующей функцией. В рамках настоящего изобретения «стабилизирующая» означает, что выбирают тип слоя, так чтобы стабилизировать границу контакта между функциональным слоем и этим слоем. Такая стабилизация приводит к усилению сцепления функционального слоя к окружающим его слоям, и поэтому он будет противостоять миграции образующего его материала.
Диэлектрический слой со стабилизирующей функцией является предпочтительно на основе оксида, выбираемого из оксида цинка, оксида олова, оксида циркония или смеси, по меньшей мере, двух их них. Диэлектрический слой или диэлектрические слои со стабилизирующей функцией являются предпочтительно слоями из оксида цинка.
Последний слой каждого антибликового покрытия, подстилающий функциональный слой (40,80,120), является диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией (28,68,108). Действительно, целесообразно иметь слой со стабилизирующей функцией, например, на основе оксида цинка под функциональным слоем, так как он облегчает сцепление и кристаллизацию функционального слоя на основе серебра и увеличивает его качество и его устойчивость при высокой температуре.
Также целесообразно иметь слой со стабилизирующей функцией, например, на основе оксида цинка, над функциональным слоем для увеличения его сцепления и оптимального противодействия диффузии со стороны противолежащего подложке стеклопакета.
Диэлектрический или диэлектрические слои со стабилизирующей функцией могут след., находиться над и/или под, по меньшей мере, одним функциональным слоем или каждым функциональным слоем, т.е. напосредственно в контакте с ним или либо отделенными блокирующим слоем. Предпочтительно, каждый функциональный слой находится над покрытием, верхний слой которого является диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией, предпочтительно, на основе оксида цинка, и/или под покрытием, нижний слой которого является диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией, предпочтительно, на основе оксида цинка.
Преимущественно, каждый диэлектрический слой с барьерной функцией отделяется от функционального слоя, по меньшей мере, одним диэлектрическим слоем со стабилизирующей функцией.
Этот диэлектрический слой со стабилизирующей функцией может иметь толщину, по меньшей мере, 5 нм, в частности, толщину от 5 до 25 нм, а лучше от 8 до 15 нм.
Особенно интересный вариант осуществления изобретения относится к подложке, содержащей стеклопакет, определяемый, начиная с прозрачной подложки, содержащий:
- первое антибликовое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один диэлектрический слой с барьерной функцией, и, по меньшей мере, один диэлектрический слой со стабилизирующей функцией,
- первый функциональный слой,
- первый блокирующий слой,
- второе антибликовое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один нижний диэлектрический слой со стабилизирующей функцией, один диэлектрический слой с барьерной функцией и, по меньшей мере, один верхний диэлектрический слой со стабилизирующей функцией,
- второй функциональный слой,
- второй блокирующий слой,
- третье антибликовое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один нижний диэлектрический слой со стабилизирующей функцией, один диэлектрический слой с барьерной функцией и, по меньшей мере, один верхний диэлектрический слой со стабилизирующей функцией,
- третий функциональный слой,
- третий блокирующий слой,
- четвертое антибликовое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один диэлектрический слой со стабилизирующей функцией и, по меньшей мере, один диэлектрический слой с барьерной функцией.
Изобретение относится также к остеклению, содержащему прозрачную подложку, такую как определено выше. Названное остекление может быть в виде слоистого остекления, асимметричного остекления или многокамерного остекления типа двойного остекления.
По преимущественным вариантам осуществления, остекление по изобретению имеет светопропускание TL от 45 до 55% и/или селективность, по меньшей мере, 2,1 и предпочтительно, по меньшей мере, 2,2.
Прозрачные подложки по изобретению предпочтительно состоят из прочного неорганического материала, такого как стекло, или выбираются из полимерных подложек, таких как подложки из полиэтилентерефталата PET, из полиэтиленнафталата PEN и поликарбоната.
Остекление по изобретению может иметь слоистую структуру. В этом случае подложка содержит, по меньшей мере, две жестких подложки типа стекла, скрепленные, по меньшей мере, одним листом из термопластичного полимера, с тем, чтобы иметь структуру типа стекло/пакет из тонких слоев/оконное(ые)стекло. Полимер может быть, в частности, на основе поливинилбутирала PVB, этиленвинилацетата EVA, полиэтилентерефталата PET, поливинилхлорида PVC. Остекление может при этом иметь структуру типа: стекло/пакет из тонких слоев/полимерные лист(ы)/стекло. В слоистой структуре подложка, несущая стеклопакет, может находиться в контакте с полимерным листом.
Остекление может также быть многокамерным остеклением, в частности, двойным остеклением. В конструкции двойного остекления стеклопакет может быть на поверхности 2, когда считают, что направление падения солнечного света проходит через поверхности в порядке возрастания их номера. Предпочтительно в конфигурации многокамерного осветления, чтобы стеклопакет располагался так, чтобы быть повернутым в сторону газовой прослойки.
Остекление может также быть трехслойным, образованным тремя стеклянными листами, разделенными попарно газовой прослойкой. В конструкции с тройным остеклением подложка, несущая стеклопакет, может быть на поверхности 2 и/или на поверхности 5, когда считают, что направление падения солнечного света проходит через поверхности в порядке возрастания их номера.
Изобретение относится, кроме того, к использованию подложки по изобретению для:
- осуществления остекления с высокой светоотражательной способностью и/или
- осуществления остекления с очень низкой эмиссионной способностью и/или
- осуществления обогреваемого остекления с прозрачным покрытием, обогреваемым джоулевым теплом,
- осуществления прозрачного электрода электрохромного остекления или осветительного прибора или дисплея или солнечной батареи.
Стеклопакет по изобретению позволяет получить подложку, закаленную или не закаленную, покрытую стеклопакетом и имеющую после установки с двойным остеклением:
- светопропускание около 50%,
- низкое наружное светоотражение,
- низкий солнечный фактор и высокую селективность, в частности, выше 2,2,
- почти незаметное окрашивание при наружном отражении (с величинами а* и b* в системе Lab от -12 до 2), которое, кроме того, почти не изменяется в зависимости от угла обзора,
- низкое внутреннее отражение и с цветами в сине-зеленой гамме.
Остекление может быть бомбировано и/или закалено, при этом оно может состоять из одной подложки, снабженной стеклопакетом. В данном случае речь идет о так называемом «монолитном» остеклении. В том случае, когда они бомбированы, в частности, для создания остеклений для транспортных средств, стеклопакет из тонких слоев находится предпочтительно на поверхности, по меньшей мере, частично не плоской.
Остекление также может быть многослойным, в частности, двойным, при этом, по меньшей мере, несущая стеклопакет подложка может быть бомбирована и/или закалена. В конструкции многослойного остекления предпочтительно, чтобы стеклопакет располагался таким образом, чтобы быть повернутым к плоскости воздушной прослойки. В слоистой структуре несущая стеклопакет подложка может находиться в контакте с полимерным листом.
Детали и преимущественные признаки изобретения вытекают из нижеследующих неограничивающих примеров, проиллюстрированных с помощью прилагаемых рисунков:
- фиг.1 показывает пример структуры стеклопакета с тремя функциональными металлическими слоями по изобретению,
- фиг.2 показывает колометрическое изменение в зависимости от изменения толщины блокирующих надслоев при светопропускании (2.а), при наружном отражении (2.b) и внутреннем отражении (2.с),
- фиг.3 показывает колометрическое изменение в зависимости от изменения толщины блокирующих подслоев при светопропускании (3.а), при наружном отражении (3.b) и внутреннем отражении (3.с).
Соотношения между различными элементами не соблюдаются для облегчения чтения рисунков.
Фиг.1 показывает структуру стеклопакета с тремя функциональными металлическими слоями 40, 80, 120, причем эта структура наносится на стеклянную прозрачную подложку 10. Каждый функциональный слой 40, 80, 120 располагается между двух антибликовых покрытий 20, 60, 100, 140 таким образом, что:
- первый функциональный слой 40, начиная от подложки, располагается между антибликовыми покрытиями 20, 60,
- второй функциональный слой 80 располагается между антибликовыми покрытиями 60, 100 и
- третий функциональный слой 120 располагается между антибликовыми покрытиями 100, 140.
Эти антибликовые покрытия 20, 60, 100, 140 содержат каждое, по меньшей мере, один диэлектрический антибликовый слой 24,28; 62, 64, 68; 102, 104, 106, 108; 142, 144.
Каждый функциональный слой 40, 80, 120 может наноситься на блокирующее или подблокирующее покрытие, расположенное между антибликовым покрытием, лежащим ниже функционального слоя, и функциональным слоем.
Каждый функциональный слой 40, 80, 120, 160 может наноситься непосредственно под блокирующее или надблокирующее покрытие 50, 90, 130, расположенное между функциональным слоем и антибликовым покрытием, лежащим выше этого слоя.
Примеры
Подготовка подложек: Стеклопакеты, условия нанесения и термообработки
Нижеописанные стеклопакеты из тонких слоев наносятся на подложки из бесцветного натриево-известкового стекла толщиной 6 мм, поставляемые фирмой SAINT-GOBAIN.
Для этих примеров условия нанесения слоев, которые наносились распылением (так называемым катодным магнетронным распылением) приводятся в таблице 1.
Таблица 1
Используемая мишень
Давление нанесения
Газ
Индекс 550 нм
Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>
Si:Al c 92:8 масс %
3,2.10-3 мбар
Ar/(Ar+N2) c 55%
2,03
ZnO
Zn:Al c 98:2 маcc %
1,8.10-3 мбар
Ar/(Ar+O2) c 63%
1,95
SnZnО
Sn (15 ат%):Zn (85 ат %)
3-5.10<sup>-3</sup> мбар
Ar/(Ar+O2) c 75%
2,03
NiCr
Ni (80 ат %):Cr (20 ат %)
2-3.10<sup>-3</sup> мбар
Ar c 100%
-
Ag
Ag
3.10-3 мбар
Ar c 100%
-
Ат = атомный
В таблице 2 указаны материалы и значения физической толщины в нанометрах (если нет других указаний) каждого слоя или покрытия, который образует стеклопакеты, в зависимости от их положений относительно несущей стеклопакет подложки (последняя строчка внизу таблицы). Номера «Ref.» соответствуют обозначениям на фиг.1.
Подложки С.1, C.2, C.3, C.4 и Inv.AT подвергались температурной закалке при следующих условиях: термообработка в течение 5-10 минут при температуре от 600 до 750°С.
Подложка Inv.BT не подвергалась термообработке.
Таблица 2
Ref.
C.1
C2.
C.3
C.4
Inv.AT
Inv.BT
Антибликовое покрытие AR4
140
26
26
31
28
26
24
- Si3N4
144
20
20
25
22
20
18
- ZnO
142
6
6
6
6
6
6
Блокирующий слой NiCrOB3
130
0,2
0,6
1
0,9
0,8
0,4
Функциональный слой Ag3
120
22,3
19,7
20,3
19,5
20,7
22
Антибликовое покрытие AR3- ZnO- SnZnO- Si3N4- ZnO
100108106104102
62615356
61615346
67615406
75615486
62615356
61615346
Блокирующий слой NiCrOB2
90
0,3
0,4
0,4
0,8
2,5
2,8
Функциональный слой Ag2
80
17,1
18,1
18,3
17,6
16,3
14,8
Антибликовое покрытие AR2- ZnO- Si3N4- ZnO
60686462
626506
616496
656536
606486
636516
596476
Блокирующий слой NiCrOB1
50
0,2
1,2
1,4
2
1,6
0,4
Функциональный слой Ag1
40
11,5
10,5
8,5
8
8,5
9,6
Антибликовое покрытие AR1- ZnO- Si3N4
202824
30624
36630
50644
52646
56650
32626
Cтеклянная подложка (мм)
10
6
6
6
6
6
6
Каждое антибликовое покрытие 20, 60, 100, лежащее ниже функционального слоя 40, 80, 120, содержит последний стабилизирующий слой 28, 68, 108 на основе кристализованного оксида цинка, находящийся в контакте с функциональным слоем 40, 80, 120, наносимым как раз сверху.
Каждое антибликовое покрытие 20, 60, 100, 140 содержит диэлектрический слой с барьерной функцией 24, 64, 104, 144 на основе нитрида кремния с присадкой алюминием, называемого здесь Si3N4 для упрощения, хотя реальный тип слоя на самом деле - Si3N4:Al, как объяснено выше.
Эти слои на основе нитрида кремния являются важными для достижения эффекта барьера кислороду.
В нижеследующей таблице 3 приведены характеристики, связанные со значениями толщины функциональных слоев, антибликовых покрытий и блокирующих слоев.
Таблица 3
С.1
С.2
С.3
С.4
Inv.1AT
Inv.1BT
Отношение значений толщины функциональных слоев- Ag2/Ag1- Ag3/Ag2- Ag3/Ag1
1,491,301,94
1,721,091,88
2,151,112,39
2,201,112,44
1,921,272,44
1,541,492,29
∑ значений толщины функциональных слоев (Ag1+Ag2+Ag3)
50,90
48,30
47,10
45,10
45,5
46,4
Отношение значений толщиныантибликовых покрытий- AR2/AR1- AR3/AR2- AR4/AR3
2,071,000,42
1,691,000,43
1,301,030,46
1,151,250,37
1,130,980,42
1,841,030,39
Отношение значений толщины блокирующих слоев- OB2/OB1- OB2/OB3- OB1/OB3
1,501,501,00
0,330,672,00
0,290,401,40
0,400,892,22
1,563,132,00
7,007,001,00
Σ толщины ОВ1+ОВ2+ОВ3
0,70
2,20
2,80
3,70
4,90
3,60
A=OB1+OB3B=1,10*OB2A<B
0,400,33Нет
1,800,44Нет
2,400,44Нет
2,900,88Нет
2,402,75Да
0,803,08Да
II Показатели «солнечного контроля» и колометрии
В таблице 4 приведены основные оптические характеристики, измеренные для подложек, встроенных в двойное структурное остекление: стекло 6 мм/промежуточное пространство 16 мм, заполненное аргоном 90%/стекло 4 мм, причем стеклопакет устанавливается на поверхности 2 (поверхность 1 остекления является самой наружной поверхностью остекления, как обычно).
Для этих двойных остеклений,
- TL показывает: светопропускание в видимой области спектра в %, измеренное по осветителю Д65/10°;
- a*T и b*T показывают цвета при светопропускании a* и b* в системе LAB, измеренные по осветителю Д65/10° и измеренные перпендикулярно остеклению;
- RLext показывает: отражение света в видимой области спектра в %, измеренное по осветителю Д65/10° со стороны самой наружной поверхности, поверхность 1;
- a*Rext и b*Rext показывают цвета при отражении a* и b* в системе LAB, измеренные по осветителю Д65/10° со стороны самой наружной поверхности и измеренные таким образом перпендикулярно остеклению;
- RLint показывает: отражение света в видимой области спектра в %, измеренное по осветителю Д65/10° со стороны самой внутренней поверхности, поверхность 4;
- a*Rint и b*Rint показывают цвета при отражении a* и b* в системе LAB, измеренные по осветителю Д65/10°, со стороны самой внутренней поверхности и измеренные таким образом перпендикулярно остеклению.
Таблица 4
C.1
C.2
C.3
C.4
Inv.1AT
Inv.1BT
Энергетические факторы
g
23,00
22,80
22,90
22,60
22,70
22,30
s
2,18
2,16
2,21
2,20
2,22
2,22
Цвет при пропускании
- TL%
50,2
49,2
50,6
49,7
50,5
49,7
a*T
-4,2
-4,8
-5,6
-5,4
-8,4
-7,2
b*T
4,1
-0,3
1,9
2,4
0,2
0,6
Цвет при отражении
- RLext%
23,7
19,6
17,8
17,1
17,1
18,1
a*Rext
-5,1
-4,2
-6,5
-5,8
-6,3
-6,5
b*Rext
-9,4
-7,4
-8,6
-9,6
-8,9
-8,6
RLint
30,5
26,3
23,7
23,2
20,3
20,6
a*Rint
-10,3
-17,4
-19,7
-17,1
-7,7
-7,1
b*Rint
-2,5
-1,7
-3,7
-3,6
-7,1
-7,1
По изобретению, возможно осуществить остекление, содержащее стеклопакет с тремя металлическими функциональными слоями, имеющее низкий коэффициент отражения света, высокую селективность (отношение TL/g), порядка 2,2, а также удачное сочетание для цветов при внутреннем и наружном отражении и пропускании света, поскольку все значения a* и b* составляют от -9 до 1.
Интересные свойства, касающиеся внутреннего отражения, позволяют, когда темно вне освещенного и оборудованного остеклениями по изобретению помещения, видеть эти окрашенные в приятный цвет остекления и предотвратить зеркальные эффекты.
Остекления по изобретению предоставляют эффективную защиту от солнечных лучей в диапазоне светопропускания специально для оборудования зданий, подверженных высокой инсоляции.
Совокупность увеличивающихся функциональных металлических слоев и использование одного или нескольких блокирующих слоев большой толщины вокруг второго металлического функционального слоя способствуют достижению таких наилучших результатов: низкое отражение света и более низкий солнечный фактор, для того, чтобы иметь возможность достичь высокую селективность в нейтральном цвете, как при наружном, так и при внутреннем отражении, в сине-зеленой гамме.
III Влияние наличия и толщины концентрических блокирующих слоев вокруг второго функционального слоя
На фиг.2.а, 2.b и 2.с показана тенденция в изменении колориметрии в зависимости от изменения толщины блокирующих надслоев соответственно при пропускании, наружном отражении и внутреннем отражении света.
На фиг. 3.а, 3.b и 3.с показана тенденция в изменении колориметрии в зависимости от изменения толщины блокирующих подслоев соответственно при пропускании, наружном отражении и внутреннем отражении света.
Стрелками изображено направление возрастающего увеличения значений толщины блокирующих надслоев и подслоев.
Начиная от исходной подложки, содержащей три блокирующих надслоя (ОВ1, ОВ2, ОВ3), соответственно расположенные над каждым из трех функциональных слоев, меняли:
- толщину ОВ1 первого блокирующего надслоя, расположенного над первым функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе ОВ2 и ОВ3),
- толщину ОВ2 второго блокирующего надслоя, расположенного над вторым функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе ОВ1 и ОВ3),
- толщину ОВ3 третьего блокирующего слоя, расположенного над третьим функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе ОВ1 и ОВ2).
Начиная от исходной подложки, содержащей три блокирующих подслоя (UB1, UB2, UB3), расположенные соответственно под каждым из трех функциональных слоев, меняли:
- толщину UB1 первого блокирующего подслоя, расположенного над первым функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе UВ2 и UВ3),
- толщину UB2 второго блокирующего подслоя, расположенного над вторым функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе UВ1 и UВ3),
- толщину UB3 третьего блокирующего подслоя, расположенного над третьим функциональным слоем (оставляя постоянными все другие значения толщины стеклопакета, в том числе UВ1 и UВ2).
Сравнительные примеры С.1–С.4 имеют слишком низкие значения а* при внутреннем отражении, в частности, ниже -10 (см. таблицу 4).
Итак, анализ колометрических кривых и особенно кривых 2.с и 3.с показывает, что только увеличение по толщине второго блокирующего слоя, расположенного над или под вторым функциональным слоем, позволяет увеличить значения а*.
В связи с этим, концентрация блокирующих слоев в контакте со вторым функциональным слоем позволяет добиться довольно высоких свойств по внутреннему отражению с точки зрения колометрии.
Кроме того, неожиданно добиваются также более низкого внутреннего светоотражения RI.
Наконец, получают удовлетворительные цвета при внутреннем отражении без вреда для цвета при пропускании и наружном отражении света, что было совершенно невозможно предвидеть. Действительно, значения а* и b* составляют от -9 до 1.
Так, фиг. 2а, 2b и 3а,3b, показывающие тенденцию по изменению колометрии в зависимости от изменения толщины блокирующих подслоев и надслоев при пропускании и наружном отражении света, совершенно не позволяют предвидеть оптимальное сочетание, достигаемое по изобретению с точки зрения цвета при пропускании, внутреннем и наружном отражении света, показателя солнечного контроля и светоотражения.