DE19616841A1

DE19616841A1 - Beschichtetes Substrat mit hoher Lichtdurchlässigkeit, geringem Solarfaktor und neutralem Aussehen bei Reflexion

Info

Publication number: DE19616841A1
Application number: DE19616841A
Authority: DE
Inventors: Karel Vandiest; Jean-Michel Depauw
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: GB9508543D0; ES2119681A1; FR2733495B1; SE9601504L; GB2300133A; SE9601504D0; FR2733495A1; BE1009463A3; JPH08304601A; SE513822C2; LU88748A1; GB2300133B; ITTO960305A1; ITTO960305A0; CH691593A5; NL1002945C2; ES2119681B1; NL1002945A1; IT1285048B1; DE19616841B4

Description

Diese Erfindung betrifft ein beschichtetes Substrat, insbesondere ein beschichte tes Substrat mit einem hohen Ausmaß an Lichtdurchlässigkeit, einem geringen Solarfaktor und einem neutralen Aussehen bei Reflexion.

Beschichtete Substrate finden Verwendung auf verschiedenen Gebieten für verschiedene Zwecke. So wird beispielsweise beschichtetes Glas bei wenig emittierenden oder Solarabschirmungsscheiben zur Verwendung in Gebäuden und Fahrzeugen benutzt.

Um dem beschichteten Substrat spezifische gewünschte Eigenschaften zu verleihen, kann die Beschichtung mehrere Schichten umfassen, von denen jede besondere Anforderungen der Beschichtung erfüllt. Die Schichtzusammensetzun gen und ihre Dicken sind gewöhnlich eng definiert, um das Erreichen der spezifi schen Anforderungen des beschichteten Substrats insgesamt zu gewährleisten.

Das US-Patent 4,985,312 betrifft eine Glasscheibe mit einer Mehrschichtbe schichtung, um der Scheibe wärmereflektierende Eigenschaften zu verleihen. Eine Grundschicht von Indium-Zinnoxid oder AlN wird auf der Scheibe abge schieden, gefolgt von abwechselnden wärmereflektierenden Schichten von Silber oder Kupfer mit einer Dicke von 40 bis 200 Å (4 bis 20 nm), Sperrschichten aus metallischem Zink mit einer Dicke von 20 bis 200 Å und Schutzschichten des gleichen Materials wie die Grundschicht.

EP-B1 0 277 228 betrifft eine Glasanordnung, die sich mit der Durchlässigkeit für Licht im sichtbaren Spektrum befaßt, während die Solarstrahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums abgeblockt wird. Die Anordnung umfaßt ein Glassub strat mit aufeinanderfolgend vom Substrat einem Stapel von Beschichtungs schichten, aus einer ersten Schicht von dielektrischem Material, einer zweiten Schicht von reflektierendem Material, dritten und vierten Schicht von dielek trischem Material, einer fünften Schicht von reflektierendem Material und einer sechsten Schicht von dielektrischem Material, wobei die Beleuchtung A-Durch lässigkeit durch die Anordnung wenigstens 70% und die gesamte Solardurch lässigkeit weniger als 55% ist.

Die WO 90/05439 betrifft in entsprechender Weise transparente Verglasungs einheiten mit transparenten Beschichtungsstapeln zur Verminderung der Solar durchlässigkeit und Erhöhung der Solarreflexion. Die Beschichtungen umfassen elektrischleitende Komponenten, die das optische Aufheizen der Verglasungs einheiten gestatten. In ihrem breitesten Aspekt umfaßt der beanspruchte Stapel wenigstens zwei Schichten von 80 bis 180 Å dickem Silbermetall, eingeschlos sen zwischen Schichten von dielektrischem Material und umfaßt weiter eine transparente Schutzabdeckung, wodurch die Verglasungseinheit eine Beleuch tung A-Durchlässigkeit von wenigstens 70%, eine Beleuchtung C-Reflexion von nicht mehr als 12,5%, eine gesamte Solarreflexion von wenigstens 29% und eine gesamte Solardurchlässigkeit von nicht mehr als 42% hat. Die dielektri schen Schichten außerhalb der Silberschichten sind 200 bis 500 Å dick, und die dielektrischen Schichten zwischen den Silberschichten sind 400 bis 1500 Å dick.

Die vorliegende Erfindung betrifft spezifische Komponenten und spezifisch gewählte Bereiche von Dicken der Schichten in einem Beschichtungsstapel, um die gewünschte Kombination eines hohen Ausmaßes der Lichtdurchlässigkeit, einen geringen Solarfaktor und ein neutrales Aussehen bei Reflexion zu erhalten.

Für beschichtete Substrate, die in Fenstern für Gebäude oder Fahrzeuge ver wendet werden sollen ist es erwünscht, daß das Produkt, von dem das be schichtete Substrat einen Teil bildet, einen nicht zu großen Teil der gesamten einfallenden Sonnenstrahlung durchlassen soll, d. h. damit das Innere des Gebäu des oder Fahrzeugs nicht bei sonnigem Wetter überhitzt wird. Die Durchlässig keit der gesamten einfallenden Sonnenstrahlung kann durch den "Solarfaktor" (hier F_S) ausgedrückt werden. Wie hier benutzt, bedeutet der Ausdruck "Solar faktor" die Summe der Energie, die direkt durchgelassen wird und der Energie, die absorbiert und auf der Seite weg von der Energiequelle wieder abgestrahlt wird und ist ein Teil der gesamten auf das beschichtete Substrat einfallenden Strahlungsenergie. Die Solarfaktorwerte, die hier angegeben werden, sind gemessen gemäß dem Dokument Nr. 20 von 1972 der C.I.E. (Commision Inter nationale de l′Eclairage).

Die internationale Patentanmeldung WO 93/19936 (CARDINAL I G COMPANY) zeigt eine Beschichtung für ein transparentes Substrat, die eine neutrale Farbe bei Transmission über einen weiten Bereich von Einfallswinkeln des Lichts zeigt. Die Beschichtung verwendet eine Grundschicht anliegend an das transparente Substrat mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 27,5 nm und kann zwei reflek tive Metallschichten umfassen, die eine dazwischenliegende Schicht eines antireflektiven Metalloxids hat und eine äußere antireflektive Schicht von Metall oxid über der zweiten reflektiven Metallschicht. Ein solches mehrschichtig beschichtetes Substrat ergibt eine Lichtdurchlässigkeit von nur 60% mit einer starken blauen Färbung bei Reflexion. Es ist jedoch erwünscht, daß das be schichtete Substrat hohe sichtbare Transmission hat, so daß beispielsweise die Bewohner eines Gebäudes hinaussehen können und genügend Licht in das Gebäude eintritt damit die Bewohner ohne übermäßige Verwendung von künst lichem Licht arbeiten können. Wie hier benutzt, bedeutet der Ausdruck "Licht transmission bzw. Lichtdurchlässigkeit" (hier TLC) den Lichtfluß, der durch das beschichtete Substrat gelassen wird, als Prozentsatz des einfallenden Lichtflus ses, ausgedrückt durch die Standardbeleuchtung C (C.I.E.).

Im Handel erhältliche Solarabschirmungsprodukte sind Glasscheiben, welche eine einzige oder eine mehrfache Beschichtung tragen.

Es ist erwünscht, beschichtete Substrate bereitzustellen, die bei Reflexion von der Seite entgegengesetzt der beschichteten Seite (der "entgegengesetzten" Seite wie hier benutzt) praktisch neutral sind, d. h. die Reinheit der reflektierten Farbe ist gering. Es wurde gefunden, daß geringe Reinheit an Farbe besonders schwierig gleichzeitig mit einem geringen Solarfaktor und einem hohen Grad an Lichtdurchlässigkeit zu erreichen ist. Die Reinheit einer Farbe wird gemäß einer linearen Skala definiert, wo eine definierte Weißlichtquelle eine Reinheit von Null und eine reine Farbe einer Reinheit von 100% hat. Durch den Ausdruck "Farb reinheit", wie er hier benutzt wird, ist die Anregungs- bzw. die Exzitationsrein heit gemeint, gemessen mit Beleuchtung C, wie im International Lighting Voca bulary, definiert, herausgegeben von der International on Commission Illumina tion (C.I.E.), 1987, Seiten 87 und 89. Die "Farbreinheit" wird von der entgegen gesetzten Seite des Produkts gemessen.

Bei beschichteten Substraten gemäß dem Stand der Technik besteht die Neigung für eine überwiegende Wellenlänge (λ_D) bei Reflexion und zu einer Änderung der Farbreinheit gemäß dem Ansichtswinkel und insbesondere dafür, daß beschich tete Substrate ein rosafarbenes Aussehen haben, wenn sie mit 45° zur ent gegengesetzten Oberfläche betrachtet werden.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein beschichtetes Substrat mit hohem Grad an Lichtdurchlässigkeit, einem geringen Solarfaktor und einem neutralen Aussehen bei Reflexion zu liefern.

Es wurde gefunden, daß dieses Ziel erreicht werden kann und andere Vorteile erzielt werden können durch ein mehrfach beschichtetes Substrat, bei dem die Beschichtungsschichten aus spezifischen Materialien gebildet sind und innerhalb spezifischer Dickengrenzen vorliegen.

Gemäß der Erfindung wird ein beschichtetes Substrat mit hohem Grad an Licht durchlässigkeit, einem geringen Solarfaktor und einem neutralen Aussehen bei Reflexion bereitgestellt, umfassend eine Oberfläche, welche die folgenden Beschichtungsschichten in der angegebenen Reihenfolge trägt:

(i) eine erste Schicht von transparentem dielektrischem nicht-absorbierenden Material, angrenzend an das Substrat, mit einer optischen Dicke von zwischen 60 und 75 nm;
(ii) eine erste Schicht von Silber oder Silberlegierung mit einer geometrischen Dicke von zwischen 9 und 11 nm;
(iii) eine zweite Schicht von transparentem dielektrischem nicht-absorbieren dem Material mit einer optischen Dicke von zwischen 135 und 170 nm;
(iv) einer zweiten Schicht von Silber oder Silberlegierung mit einer geome trischen Dicke von zwischen 12 und 15 nm;
(v) eine dritte Schicht aus transparentem dielektrischem nicht-absorbierendem Material mit einer optischen Dicke von zwischen 45 und 65 nm;

so daß das beschichtete Substrat die folgenden Eigenschaften zeigt:
eine Lichtdurchlässigkeit TLC von mehr als 70%, vorzugsweise wenigstens 75%;
einen Solarfaktor F_S von weniger als 47%, vorzugsweise nicht mehr als 46% und am meisten bevorzugt nicht mehr als 45%; und
eine Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Ober fläche von nicht mehr als 12%, vorzugsweise nicht mehr als 10% und am meisten bevorzugt nicht mehr als 9%.

Die genannten Eigenschaften des beschichteten Substrats sind auf der Basis einer einzigen Scheibe von gewöhnlichem klaren Natronkalkglas mit einer Dicke von 6 mm, beobachtet von der Seite, entgegengesetzt zur beschichteten Seite, d. h. von der Glasseite. In dieser Beziehung sei bemerkt, daß die entgegengesetz te Seite gewöhnlich unbeschichtet ist.

Die Beziehung zwischen der Dicke der verschiedenen Schichten von nicht- absorbierendem Material und den optischen Eigenschaften des beschichteten Substrats werden nicht vollkommen verstanden, jedoch ist klar, daß die Dicke dieser Schichten kritisch ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Schichten die folgenden Dicken:

(i) die erste Schicht aus nicht-absorbierendem Material hat eine optische Dicke von zwischen 63 und 72 nm;
(ii) die erste Schicht aus Silber oder Silberlegierung hat eine geometrische Dicke von zwischen 9,5 und 10,5 nm;
(iii) die zweite Schicht aus nicht-absorbierendem Material hat eine optische Dicke von zwischen 144 und 160 nm;
(iv) die zweite Schicht aus Silber oder Silberlegierung hat eine geometrische Dicke von zwischen 13 und 14 nm und
(v) die dritte Schicht aus nicht-absorbierenden Material hat eine optische Dicke von zwischen 50 und 58 nm.

Bei der Anordnung und der Dicke der Beschichtungsschichten wie sie hier definiert und beansprucht sind, hat das beschichtete Substrat eine hohe Licht durchlässigkeit, einen niederen Solarfaktor und eine neutrale Färbung bei Refle xion von der entgegengesetzten Seite. Außerdem ist die Stabilität der Färbung hoch, d. h. daß im Falle einer beschränkten Veränderung in der Dicke von einer der Schichten (die beispielsweise von einem Mangel an Gleichmäßigkeit der Dicke zwischen einem Punkt auf dem Substrat zu einem anderen stammt) keine signifikante Veränderung in der Färbung auftritt und daß die Färbung nahe an Neutral liegt, wenn der Beobachtungswinkel dazu neigt gegen die Senkrechte zur entgegengesetzten Seite zu gehen.

Andererseits zeigt das beschichtete Substrat gemäß der Erfindung eine Färbung bei Reflexion bei Beobachtung senkrecht zur entgegengesetzten Seite, die äs thetisch angenehm ist, ohne daß sie gelb oder rosa wäre. Wenn die Reinheit der Reflexion gering ist, kann ein Hauch von Gelb oder Rosa bemerkbar sein. Diese Färbung bleibt ästhetisch angenehm, selbst wenn sie bei einem Winkel zur Oberfläche gesehen wird, d. h. die reflektierte Farbe wird weder gelb noch rosa, wenn der Beobachtungswinkel abnimmt. Dies ist ein sehr wichtiger Faktor, wenn man Verglasungsscheiben berücksichtigt, die in einem großen Gebäude sind. Tatsächlich ist der Betrachtungswinkel der Fassade eines Gebäudes bei spielsweise verschieden, wenn ein stationärer Betrachter auf das Erdgeschoß, ein mittleres Geschoß oder das oberste Geschoß des Gebäudes schaut. Wenn die Verglasungsscheiben im Erdgeschoß blaugrün erscheinen während diejenigen in einem mittleren Geschoß rosa erscheinen, ist diese Änderung recht bemerk bar. In entsprechender Weise, wenn der Betrachter sich bewegen würde, würde der Betrachtungswinkel sich ändern, jedoch die Färbung sollte innerhalb der bevorzugten ästhetischen Normen gleich bleiben.

Andererseits gestattet es diese besondere Anordnung von Schichten eine gerin ge Lichtreflexion (hier R_L) nahe der Lichtreflexion zu erhalten, die mit einem unbeschichteten Substrat erreicht wird.

In den beschichteten Substraten gemäß der Erfindung können die Art und die Dicke der Beschichtungsschichten so sein, daß die direkte Energiedurchlässigkeit TED (definiert als Bruch der Solarenergie, die durch das beschichtete Substrat ohne Änderung in der Wellenlänge durchgelassen wird), vorzugsweise 34% bis 40%, vorteilhafterweise 36% bis 39% ist.

Die Art und Dicke der Beschichtungsschichten kann so sein, daß die Farbreinheit neutral bleibt, wenn sich der Beobachtungswinkel ändert, insbesondere daß das beschichtete Substrat eine Reinheit der Färbung bei Reflexion bei einem Winkel von 45° zur entgegengesetzten Oberfläche von weniger als 9%, am bevorzug testen weniger als 6% zeigt.

Bei einem Winkel von 60° zur entgegengesetzten Oberfläche (konventionell wird die Senkrechte zur Oberfläche als 0° genommen) ist die Reinheit der reflektierten Färbung vorzugsweise geringer als 1%.

Wenn das beschichtete Substrat in einer einfachen Verglasungseinheit verwen det wird, die aus einer einzigen beschichteten Scheibe von Klarglas mit einer Dicke von 6 mm besteht, ist die Lichtdurchlässigkeit TLC vorzugsweise zwischen 70% und 81%, vorteilhafterweise 75% bis 79%, der Solarfaktor ist vorzugs weise 41% bis 46%, und die Lichtreflexion R_L ist vorzugsweise nicht mehr als 8%. Die Farbe der Reflexion von der entgegengesetzten Seite ist neutral mit einer Reinheit von vorzugsweise nicht mehr als 10%, bevorzugter nicht mehr als 9%. Die dominante Wellenlänge der Reflexion ist vorzugsweise zwischen 485 und 505 nm. Über diesem Bereich wird eine Gelbfärbung beobachtet. Unterhalb von diesem Bereich wird eine Rosafärbung beobachtet, wenn der Betrachtungs winkel sich ändert. Wenn die Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche wenigstens 3% ist, ist es leichter zu vermeiden, daß die Farbe gegen rosa neigt wenn sich der Betrachtungswinkel von der Senk rechten wegbewegt, insbesondere wenn die dominante Wellenlänge am unteren Ende des bevorzugten Bereiches liegt. Tatsächlich neigt, wenn die Reinheit in der Größenordnung von 1 bis 2% und die dominante Wellenlänge geringer als 495 nm ist, die Färbung gegen rosa, wenn sich der Betrachtungswinkel von der Senkrechten wegbewegt und dies ist durch das Auge besonders bemerkbar trotz der sehr geringen Reinheit.

Die Metallschichten umfassen Silber oder eine Silberlegierung, wie Legierungen von Silber mit Platin oder Palladium.

Das beschichtete Substrat gemäß der Erfindung kann weiter eine Schicht von Opfermaterial enthalten, die darüber (d. h. anschließend) abgeschieden und in Kontakt mit jeder Metallschicht vorgesehen ist. Der Zweck dieser Schicht aus Opfermaterial ist es das Silber oder die Silberlegierung während der Abscheidung der nächsten nicht-absorbierenden Schicht zu schützen.

Die Beschichtungsschichten werden vorzugsweise durch Kathodensprühen aufgebracht. Aus Gründen, welche das Kathodensprühverfahren betreffen, wird jede Metallschicht mit einer dünnen Schicht eines Opfermetalls (eine "Sperr"- Schicht) beschichtet, die während des Beschichtungsverfahrens in das Oxid überführt wird. Dieses Opfermetall ist vorzugsweise Titan, obwohl Zink, Kupfer, eine Nickel/Chromlegierung oder Aluminium alternativ benutzt werden können. Eine entsprechende Sperrschicht kann gegebenenfalls unter jeder Metallschicht angeordnet werden. Das Opfermaterial ist vorzugsweise in praktisch vollständig oxidiertem Zustand vorhanden, da das nicht-oxidierte Material die Wirkung haben kann, die Lichtdurchlässigkeit zu vermindern. Das Opfermaterial wird während er Abscheidung der nächsten Schicht oxidiert, wenn die nächste Schicht in einer reaktiven (z. B. O₂) Atmosphäre abgeschieden wird. Der Ausdruck "Opfermateri al", wie er hier verwendet wird, soll nicht nur das Opfermetall umfassen, wie es auf den Silber- oder Silberlegierungsschichten abgeschieden wird, sondern auch das Oxid oder teilweise Oxid, in welches das Opfermetall während der weiteren Verarbeitung überführt wird. Während diese Opferschichten eine Verbesserung liefern, indem sie die Silberschicht gegen Oxidation schützen, vermindert eine weitere Verbesserung der chemischen Dauerhaftigkeit durch Erhöhung der Dicke der Opferschicht die Lichtdurchlässigkeit der Produkte. Die Dicke der Opfermate rialschichten, falls sie vorhanden sind, sind daher kritisch für die vorliegende Erfindung.

Es ist bevorzugt, daß eine erste Schicht von Opfermaterial (iia) mit einer geome trischen Dicke von zwischen 2,5 und 5 nm zwischen der ersten Metallschicht (ii) und der zweiten nicht-absorbierenden Schicht (iii) und eine zweite Schicht von Opfermaterial (iva) mit einer geometrischen Dicke von zwischen 3 und 6 nm zwi schen der zweiten Metallschicht (iv) und der dritten nicht-absorbierenden Schicht (v) vorgesehen wird.

Wenn die nächste Schicht von nicht-absorbierendem Material ein Nitrid ist (bei spielsweise Si₃N₄) statt ein Oxid, wird die Schicht in einer Atmosphäre von Stickstoff abgeschieden. In diesem Fall braucht man keine Schicht von Opferma terial über das Silber oder die Silberlegierung abzuscheiden, bevor das Nitrid in einer Stickstoffatmosphäre abgeschieden wird.

Die Beschichtungsschichten können durch eine Schutzschicht ergänzt werden, wie eine dünne (3 nm geometrisch) Schicht von SiO₂, welche die Beschichtung schützt ohne die optischen Eigenschaften des Produkts merklich zu verändern (siehe britische Patentanmeldung Nr. 9417112.1 vom 24. August 1994 - Glaver bel). Sonst wird die dritte nicht-absorbierende Schicht gewöhnlich eine freiliegen de Schicht darstellen.

Vorzugsweise wird die gegebenenfalls vorhandene dünne freiliegende Schutz zusatzschicht ausgewählt aus Oxiden, Nitriden und Oxynitriden von Silicium. Diese Schicht versieht das beschichtete Substrat mit verbesserter chemischer und/oder mechanischer Dauerhaftigkeit während jede dadurch folgende Ver änderung in den optischen Eigenschaften auf ein Minimum gehalten wird. Vor teilhafterweise ist diese freiliegende schützende Zusatzschicht SiO₂, am meisten bevorzugt mit einer Dicke von 2 bis 5 nm (geometrisch).

Insbesondere, wenn die Dicke der Schutzschicht gering ist, kann ihre Wirkung auf die optische Eigenschaft des Produkts minimal sein.

Die Produkte gemäß der Erfindung können mit Nutzen in laminierten Glasstruktu ren verwendet werden. Als Verglasungsscheiben können Produkte in Einzel- oder Mehrfachverglasungsanordnungen eingebaut werden. Die beschichteten Sub strate können für einen Bereich von verschiedenen Zwecken benutzt werden, wie Verglasungseinheiten an Gebäuden, insbesondere als Doppelverglasungsein heiten und auch als Windschutzscheiben für Fahrzeuge, wie laminierte Glas strukturen.

Eine Mehrfachverglasungseinheit kann wenigstens zwei Scheiben von trans parentem glasartigem Material umfassen, die Fläche zu Fläche im Abstand voneinander angeordnet sind und einen Gasraum dazwischen haben, der durch einen sich um den Umfang erstreckenden Abstandshalter begrenzt wird, worin wenigstens eine der Scheiben ein beschichtetes Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ist, wobei die beschichtete Oberfläche gegen den Gasraum gerich tet ist.

Eine laminierte Verglasungseinheit kann wenigstens zwei Scheiben aus trans parentem glasartigen Material enthalten, die miteinander mit Hilfe eines da zwischenliegenden Films aus Polymerklebematerial befestigt sind, wobei wenig stens eine der Scheiben ein beschichtetes Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wobei die beschichtete Oberfläche gegen den Polymerklebstoff gerichtet ist.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wo das beschichtete Substrat in eine Doppelverglasungseinheit eingebaut ist, die aus zwei Scheiben von Klar glas bestehen jeweils von 6 mm Dicke, mit einem dazwischenliegenden Raum von 15 mm, der mit Argon gefüllt ist, liegt die Lichtdurchlässigkeit TLC zwischen 62% und 72%, vorteilhafterweise zwischen 66% und 70%, der Solarfaktor F_S liegt zwischen 34% und 40%, vorteilhafterweise zwischen 36% und 39%, die Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Ober fläche ist nicht mehr als 8%, am meisten bevorzugt nicht mehr als 7%, und die Lichtreflexion ist nicht mehr als 12%. Für die Bestimmung der Eigenschaften solcher Ausführungsformen wird die Einheit als mit der Beschichtung in Stellung "2" eingebaut, betrachtet, (wobei die entgegengesetzte Seite in Stellung "1" ist), d. h. das beschichtete Substrat ist gegen das äußere angeordnet, wobei die beschichtete Oberfläche gegen den inneren Gasraum der Doppelverglasungsein heit gerichtet ist.

Die nicht-absorbierenden Schichten können durch ein einziges nicht-absorbieren des Material dargestellt sein, wie Zinkoxid, Zinnoxid oder Siliciumnitrid, ein Gemisch oder einen Komplex von nicht-absorbierenden Materialien, wie Zn₂SnO₄ oder durch eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Schichten.

Unter dem Ausdruck "nicht-absorbierendes Material", wie er hier verwendet wird, sollen Materialien gemeint sein, die einen "Brechungsindex" (nλ) haben, der größer als, vorzugsweise wesentlich größer als der Wert des "spektralen Ab sorptionsindex" k(λ) über das gesamte sichtbare Spektrum (380 bis 780 nm) ist. Die Definitionen von Brechungsindex und spektralem Absorptionsindex können in International Lighting Vocabulary, herausgegeben von der International Com mission on Illumination (C.I.E.), 1987, Seiten 127, 138 und 139 gefunden werden. Es wurde insbesondere vorteilhaft gefunden, ein Material zu wählen, für welches der Brechungsindex n(λ) größer ist als zehnmal dem spektralen Ab sorptionsindex k(λ) über den Wellenlängenbereich 380 bis 780 nm. Am meisten bevorzugt wird das Material der nicht-absorbierenden Beschichtungsschichten, ausgewählt aus Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, ZinnIV-Oxid, Zinkoxid, Zirkoni umoxid und Gemischen davon. Es sei bemerkt, daß Siliciumnitrid unter Ver wendung einer Kathode aus Silicium, die dotiert ist, beispielsweise mit Alumini um, Nickel, Bor, Phosphor und/oder Zinn abgeschieden wird, um den Abschei dungsprozeß zu erleichtern. Als Ergebnis können diese Dotierungselemente in der Schicht aus nicht-absorbierendem Material vorhanden sein. Vorzugsweise hat das nicht-absorbierende Material einen Brechungsindex, gemessen bei 550 nm, zwischen 1,85 und 2,2, vorteilhafterweise zwischen 1,9 und 2,1. Zinkoxid ist ein besonders bevorzugtes Material auf Grund seiner hohen Ab scheidunggeschwindigkeit, seinem gut angepaßten Brechungsindex für den Zweck der Erfindung und seiner günstigen Wirkung auf die Passivierung der Silberschicht, jedoch wegen seiner verhältnismäßig hohen Porosität in dicken Beschichtungen und seiner schlechten chemischen Beständigkeit ist es bevor zugt, die Zinkoxidschicht in zwei oder mehr Schichten durch ein anderes nicht- absorbierendes Material aufzuspalten, das dazwischen abgeschieden wird, wie beispielweise ZinnIV-Oxid. Somit sind vorzugsweise eine oder mehrere dieser Schichten von nicht-absorbierenden Material zusammengesetzte Beschichtungs schichten, d. h. eine einzige Schicht, die zwei oder mehr nicht-absorbierende Materialien enthält, die gleichzeitig und/oder nacheinander abgeschieden sind. Vorteilhafterweise wird eine oder werden mehrere dieser Schichten von nicht- absorbierendem Material abwechselnd durch Zinkoxid und ZinnIV-Oxid gebildet, wie ZnO/SnO₂/ZnO oder ZnO/SnO₂/ZnO/SnO₂/ZnO/ . . . etc.

Bei einigen Ausführungsformen wie für die Anwendung auf dem Gebiet der Fahrzeugfenster, beispielsweise laminierter Windschutzscheiben, wird Siliciumni trid (Si₃N₄) besonders bevorzugt als nicht-absorbierendes Material, insbesondere im Hinblick auf seine chemische Beständigkeit. In diesem Fall ist ein Opfermateri al nicht wirklich günstig, und es wird somit nicht notwendigerweise zwischen der Silberschicht und der darauf abgeschiedenen nicht-adsorbierenden Schicht erforderlich.

Es sei bemerkt, daß es in der nicht-absorbierenden Materialbeschichtungsschicht aus Metalloxid oder -nitrid nicht wesentlich für das Metall und den Sauerstoff oder Stickstoff ist, in stöchiometrischen Verhältnissen vorhanden zu sein.

Es können noch andere Beschichtungsschichten vorgesehen sein, jedoch wurde gefunden, daß dies die Wirkung haben kann, die Lichtdurchlässigkeit zu ver mindern. Nur zwei oder drei Metallschichten werden daher bevorzugt.

Das Substrat hat vorzugsweise die Form einer Scheibe aus glasartigem Material, wie Glas oder irgendeinem anderen transparenten starren Material.

Vorzugsweise ist das Substrat Klarglas, obwohl die Erfindung sich auch auf die Verwendung von gefärbtem Glas als Substrat erstreckt, wo die Erfindung den Vorteil liefert, daß die inhärente Farbe des Substrats nicht merklich durch die Beschichtung verändert wird.

Das Verfahren zur Bildung der Produkte gemäß der Erfindung kann durchgeführt werden durch Einführen des Substrats in eine Verarbeitungskammer, die eine geeignete Magnetron-Sprühquelle enthält und mit Eingangs- und Auslaßgas schleusen versehen ist, einer Transportvorrichtung für das Substrat, Energiequel len, Einlässe für das Sprühgas und einen Evakuierungsauslaß. Das Substrat wird an der aktivierten Sprühquelle vorbeigeführt und kalt mittels einer geeigneten Atmosphäre (Sauerstoffgas im Falle einer Oxidbeschichtung) besprüht, um die gewünschte Schicht auf dem Substrat zu liefern. Dieses Verfahren wird für jede Beschichtungsschicht wiederholt.

Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die folgenden nicht beschränkenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Eine Glasscheibe wurde in eine Verfahrenskammer eingeführt, die eine Anzahl von planaren Magnetron-Sprühquellen enthielt und mit Eingangs-Gasschleusen, einer Fördervorrichtung für das Substrat, Energiequellen, Sprühgaseinlässen und einem Evakuierungsauslaß versehen war. Die Abscheidung wird erreicht, indem das Substrat mehrfach unter den gleichen Kathoden durchgeführt wird. Der Online (mitlaufende)-Abscheidungsapparat enthält zwei Abscheidungskammern und eine Eingangsschleuse. Die erste Kammer soll für die Abscheidung von Oxiden (oder Nitriden) in einer reaktiven Atmosphäre (Sauerstoff oder Stickstoff) bestimmt sein und enthält eine Anzahl von Kathoden, die mit Zielen versehen sind, die aus Zink und Zinn gebildet sind, die für die Abscheidung der Beschich tung erforderlich sind. Die zweite Kammer ist für die Abscheidung von Metallen in einer inerten Atmosphäre (Ar) bestimmt und umfaßt eine Silberkathode und eine Titankathode. Das Substrat macht eine Anzahl von Rückkehrbewegungen unter den Kathoden, die wie nötig aktiviert sind, um die gewünschte Aufeinan derfolge von Beschichtungsschichten zu erhalten. Der Druck in jeder Kammer wurde auf 0,3 Pa vermindert.

Das beschichtete Produkt hatte die folgende Zusammensetzung und optischen Eigenschaften:

Substrat:
6 mm Klarglas
Schicht (i)	35 nm Zinkoxid
Schicht (ii)	9,5 nm Silber
Schicht (iia)	3 nm Titan
Schicht (iii)	75 nm Zinkoxid
Schicht (iv)	13,5 nm Silber
Schicht (iva)	5,5 nm Titan
Schicht (v)	26 nm Zinkoxid

Einzelverglasungsscheibe
Durchlässigkeit (TLC)\|76%
Solarfaktor (F_S)	43,5%
Direkte Energietransmission (T_ED)	37%
Lichtreflexion	7 bis 8%
Reinheit der reflektierten Farbe (senkrecht)	6,6%

Außenscheibe einer Doppelverglasungseinheit
Durchlässigkeit (TLC)\|67%
Solarfaktor (F_S)	37%
Lichtreflexion	10 bis 11%
Dominante Wellenlänge λ_D (senkrecht)	490 nm
Reinheit der Farbe (senkrecht)	6,3%
Dominante Wellenlänge λ_D (45°)	490 nm
Reinheit der Farbe (45°)	4,5%

Beispiel 2

Bei einer ersten Abänderung von Beispiel 1 wurden die Schichten aus Zinkoxid unterteilt in ZnO/SnO₂/ZnO-Schichten gemäß den Verhältnissen 3/4 ZnO und 1/4 SnO₂. Die Gesamtdicke dieser Schichten wird proportional vermindert um den Unterschied zwischen dem Brechungsindex von ZnO (etwa 2,0) und SnO₂ (etwas 1,9) zu berücksichtigen, um die gleiche optische Dicke zu erhalten, wie die Schichten nur aus ZnO von Beispiel 1. Die beobachteten Eigenschaften sind identisch, jedoch ist die Beschichtung korrosionsbeständiger.

Beispiele 3 und 4

Bei Abänderungen von Beispiel 2 wurde eine dünne (3 nm) Schutzschicht von SiO₂ auf der letzten Beschichtungsschicht abgeschieden, ohne die optischen Eigenschaften des beschichteten Substrats zu verändern während eine verbes serte chemische und/oder mechanische Dauerhaftigkeit für das beschichtete Substrat im Fall von sowohl Beispiele 3 und 4 erhalten wurde und während dies voll verträglich war mit dem PVB (Polyvinylbutyral) Zwischenfilm im Fall von Beispiel 4.

Beispiele 5 bis 9

In weiteren Abänderungen von Beispiel 1 wurden Beschichtungen der in Tabelle A1 gezeigten Zusammensetzungen auf das Glassubstrat aufgebracht. Gemäß den Definitionen in den Ansprüchen sind die gezeigten Dicken der ZnO-Schichten optische Dicken und die für Ag und Ti sind geometrische Dicken. Um beim Vergleich der optischen und geometrischen Dicken zu helfen sei hier erwähnt, daß der Brechungsindex von ZnO 2,0 und der Brechungsindex von TiO₂ etwa 2,5 ist (optische Dicke ist = geometrische Dicke × Brechungsindex).

Das beschichtete Produkt hatte die in Tabelle A2 gezeigten optischen Eigen schaften. Es ist ersichtlich, daß die Beschichtungsstapel der Erfindung hoch gradig wirksame Kombinationen von Lichtdurchlässigkeit, Solarfaktor und Farb reinheit erzielen. Vielleicht am bemerkenswertesten sind die niederen Solarfakto ren, einschließlich einem (Beispiel 6) von nur 42%.

Tabelle A1

Tabelle A2

Claims

1. Beschichtetes Substrat mit einem hohen Grad an Lichtdurchlässigkeit, einem geringen Solarfaktor und einem neutralen Aussehen bei Reflexion, umfassend eine Oberfläche, welche die folgenden Beschichtungsschichten in der angegebenen Reihenfolge trägt:

(i) eine erste Schicht von transparentem dielektrischem nicht-absorbie rendem Material, angrenzend an das Substrat, mit einer optischen Dicke von zwischen 60 und 75 nm;
(ii) eine erste Schicht von Silber oder Silberlegierung mit einer geome trischen Dicke von zwischen 9 und 11 nm;
(iii) eine zweite Schicht von transparentem dielektrischem nicht-ab sorbierendem Material mit einer optischen Dicke von zwischen 135 und 170 nm;
(iv) einer zweiten Schicht von Silber oder Silberlegierung mit einer geometrischen Dicke von zwischen 12 und 15 nm;
(v) eine dritte Schicht aus transparentem dielektrischem nicht-absor bierendem Material mit einer optischen Dicke von zwischen 45 und 65 nm;

so daß das beschichtete Substrat die folgenden Eigenschaften zeigt:
eine Lichtdurchlässigkeit TLC von mehr als 70%,
einen Solarfaktor F_S von weniger als 47%, und
eine Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche von nicht mehr als 12%.

2. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschichten so sind, daß das beschich tete Substrat eine direkte Energietransmission TED von 34 bis 40% hat.

3. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschichten so sind, daß die Licht durchlässigkeit TLC nicht weniger als 75% ist.

4. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschich ten so sind, daß der Solarfaktor F_S nicht mehr als 46%, vorzugsweise nicht mehr als 45% ist.

5. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschich ten so sind, daß die Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche nicht mehr als 10%, vorzugsweise nicht mehr als 9% ist.

6. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschich ten so sind, daß die Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetzten Oberfläche wenigstens 3% ist.

7. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art und Dicke der Beschichtungsschich ten so sind, daß das beschichtete Substrat eine Reinheit der Färbung bei Reflexion bei einem Winkel von 45° zur entgegengesetzten Oberfläche von nicht mehr als 9% hat.

8. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

(i) die erste Schicht aus nicht absorbierendem Material eine optische Dicke von zwischen 63 und 72 nm hat;
(ii) die erste Schicht aus Silber oder Silberlegierung eine geometrische Dicke von zwischen 9,5 und 10, 5 nm hat;
(iii) die zweite Schicht aus nicht-absorbierendem Material eine optische Dicke von zwischen 144 und 160 nm hat;
(iv) die zweite Schicht aus Silber oder Silberlegierung eine geometrische Dicke von zwischen 13 und 14 nm hat und
(v) die dritte Schicht aus nicht-absorbierendem Material eine optische Dicke von zwischen 50 und 58 nm hat.

9. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter ein Opfermaterial über und in Kontakt mit jeder Metallschicht hat.

10. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Opfermetall Titan ist.

11. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß das Opfermaterial in praktisch volloxidiertem Zustand vorliegt.

12. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß es enthält:

(iia) eine erste Schicht von Opfermaterial mit einer geometrischen Dicke von zwischen 2,5 und 5 nm, die zwischen der ersten Schicht von Silber oder Silberlegierung und der zweiten Schicht von nicht-ab sorbierendem Material liegt;
(iva) eine zweite Schicht von Opfermaterial mit einer geometrischen Dicke von zwischen 3 und 6 nm, die zwischen der zweiten Schicht von Silber oder Silberlegierung und der dritten Schicht von nicht-ab sorbierendem Material liegt.

13. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-absorbierende Material ausgewählt wird aus Zinkoxid, Zinnoxid, Siliciumnitrid und Gemischen davon.

14. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-absorbierende Material einen Brechungsindex, gemessen bei 550 nm zwischen 1,85 und 2,2 hat.

15. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-absorbierende Material einen Brechungsindex, gemessen bei 550 nm, zwischen 1,9 und 2,1 hat.

16. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere dieser Schichten aus nicht-absorbierendem Material zusammengesetzte Beschichtungsschichten sind.

17. Beschichtetes Substrat nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dominante Wellenlänge der Reflexion von der entgegengesetzten Oberfläche zwischen 485 und 505 nm liegt.

18. Mehrfachverglasungseinheit, enthaltend wenigstens zwei Scheiben aus transparentem glasartigem Material, die mit den Oberflächen zueinander im Abstand angeordnet sind und einen Gasraum dazwischen haben, der durch einen sich um den Umfang erstreckenden Abstandshalter begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine dieser Scheiben ein beschichtetes Substrat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17 ist, wobei die beschichtete Oberfläche gegen diesen Gasraum gerichtet ist.

19. Mehrfachverglasungseinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit der Färbung bei Reflexion senkrecht zur entgegengesetz ten Oberfläche nicht mehr als 8%, vorzugsweise nicht mehr als 7% ist.