DE69220008T2

DE69220008T2 - Glassubstrat mit einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen

Info

Publication number: DE69220008T2
Application number: DE69220008T
Authority: DE
Inventors: Pierre Balian; Georges M Zagdoun
Original assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Current assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2012-11-25
Also published as: EP0544577A1; EP0544577B1; FR2684095B1; FR2684095A1; ES2102481T3; CA2083671A1; DE69220008D1; US5342676A; KR100237950B1; JPH05229852A; ATE153644T1; KR930009764A; BR9204545A; DK0544577T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis, welches ein Glassubstrat umfaßt, das eine dünne Metalloxidschicht trägt, die insbesondere ein niedriges Emissionsvermögen, einen geringen spezifischen Widerstand und Transparenz aufweist.
Sie betrifft auch die Verfahren, durch die es hergestellt wird und welche insbesondere Gasphasenabscheidungsvorgänge ausgehend von Metailverbindungen oder Vakuumvorgänge nutzen, sowie die Verwendung eines solchen Erzeugnisses.
Dieser Erzeugnistyp ist wegen seiner Verwendungsmöglichkeiten, speziell im Bauwesen, sehr interessant, da es durch ein mit einer Schicht mit niedrigem Emissionsvermögen überzogenes Glassubstrat, das zur Bildung der Verglasung eines Raums verwendet wird, möglich ist, die Emission dieser Verglasung im Fernen Infrarot nach außen zu verringern. Das erlaubt es, vor allem im Winter den Komfort der Nutzer des Raumes zu erhöhen, indem die Energieverluste gesenkt werden, welche teilweise auf die Abgabe dieser Strahlungsart durch die Verglasung nach außen zurückzuführen sind. Dabei ist es, um eine wirkungsvolle Doppel-Isolierverglasung zu bilden, vorteilhafterweise mit einem weiteren transparenten Substrat über eine Gasschicht derart verbunden, daß die Schicht mit niedrigem Emissionsvermögen die Seite 3, ab der Außenseite gezählt, darstellt.
Man kann das Erzeugnis aber auch wegen des geringen spezifischen Widerstands der Schicht, welcher mit ihrem niedrigen Emissionsvermögen verknüpft ist, beispielsweise zur Bildung von beheizbaren verglasungen, wobei Stromzuführungen vorgesehen werden, insbesondere als beheizbare Autowindschutzscheibe oder -heckscheibe, verwenden.
Desweiteren kann dieses Erzeugnis in optoelektronischen Einrichtungen, speziell als transparente Elektrode, verwendet werden.
Die diese Eigenschaften besitzenden Metalloxidschichten sind beispielsweise mit Zinn dotierte Indiumoxidschichten (ITO), mit Aluminium (ZnO:Al), Indium (ZnO:In), Zinn (ZnO:Sn) oder Fluor (ZnO:F) dotierte Zinkoxidschichten oder mit Fluor dotierte Zinnoxidschichten (SnO&sub2;:F).
Diese Metalloxidschichten können durch verschiedene Verfahren: Vakuumverfahren (thermisches Aufdampfen und gegebenenfalls magnetrongestützte Kathodenzerstäubung) oder durch Pyrolyse metallorganischer Verbindungen, die mit Hilfe eines Trägergases in Form einer Flüssigkeit, eines Feststoffs oder eines Gases auf die Oberfläche des Glassubstrats aufgeschleudert werden, das auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist, die aber unter seiner Erweichungstemperatur bleibt, erhalten werden. Die so mit einer heißen Fläche in Kontakt gebrachten Verbindungen zersetzen sich, wobei sie oxidieren und darauf eine Metalloxidschicht bilden. Letzteres Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn man durch es ein endloses Glasband direkt in einer Floatglasproduktionslinie beschichten kann.
Damit jedoch dieser Typ einer funktionellen Schicht dem Glassubstrat ein zufriedenstellendes Emissionsvermögen und/oder einen zufriedenstellenden Flächenwiderstand verleihen kann, ist es notwendig, daß sie eine ausreichende Dicke, die üblicherweise von mindestens 180 bis 200 nm bis zu 400 nm reicht, besitzt. Diese nicht zu vernachlässigende Dicke, verbunden mit einem Brechungsindex, der von dem des Glassubstrats wesentlich verschieden ist, führt dann zu Erzeugnissen, bei denen bestimmte photometrische Eigenschaften ästhetische und/oder energetische Probleme verursachen können.
So sind etwa 180 nm dicke Schichten aus mit Indium dotiertem Zinnoxid, ITO, oder mit Fluor dotiertem Zinnoxid, SnO&sub2;:F, unter reflektiertem Licht deutlich blau, während sie aber, wenn ihre Dicke etwa 360 nm beträgt, grün sind.
In letzterem Fall verleiht beispielsweise eine SnO&sub2;:F-Schicht, die auf einem 4 mm dicken Klarglassubstrat aufgebracht ist, ihm auf seiten der Schicht einen Lichtreflexionsgrad RL von über 10 und sogar 15 %, wobei der mit dieser Reflexion verbundene spektrale Farbanteil 10 bis 15 % übersteigen kann, was ein farbiges und reflektierendes Aussehen des Substrats auf der Schichtseite (das ist die Seite, welche im allgemeinen die Seite 3 einer in einem Bauwerk eingebauten Doppelverglasung bildet und somit diejenige, welche von außen sichtbar ist, wenn man die Fassade betrachtet) bedeutet. Dabei ist festzuhalten, daß durch den Wert des spektralen Farbanteils die Stärke der Farbe angegeben wird, je mehr er sich 0 % annähert, je mehr erscheint diese flausgebleichtl und pastellfarben. Die Farbe bestimmt sich dann in Relation mit dem Lichtreflexionsgrad RL.
Die gegenwärtige Tendenz geht aber vielmehr zu einer Konzeption der Verglasungen, vor allem derjenigen für Gebäude, hin, die, insbesondere bei Betrachtung von außen, auf Neutralität unter einfallendem Licht abzielt. Diese Färbung mit Interferenzcharakter unter einfallendem reflektiertem Licht ist jedoch um so störender, je mehr sie in Abhängigkeit vom Einfallswinkel variieren kann, was zu mit solchen Verglasungen ausgestatteten Fassaden führt, deren farbliches Aussehen dem Betrachter von außen ungleichmäßig erscheint.
Außerdem, selbst wenn ein Lichtreflexionsgrad RL von etwa 15 % eigentlich nicht beträchtlich ist, so signalisiert er, insbesondere im Rauminneren, doch eine gewisse Verringerung der durchgelassenen Sonnenenergiemenge und läßt damit den Sonneneinstrahlungskoeffizienten, d.h. das Verhältnis der Summe aus durchgelassener Sonnenenergie und der Sonnenenergie, die von der Verglasung absorbiert und anschließend wieder in das Rauminnere abgestrahlt wird, zur einfallenden Sonnenenergie, um einige Prozentpunkte kleiner werden. Das ist energetisch gesehen ein Nachteil, insbesondere wenn ein solches Substrat in eine Doppelisolierverglasung eingebaut werden soll, um die Heizkosten zu senken.
Zur teilweisen Lösung dieser Probleme, welche mit einer einzi gen funktionellen Schicht verbunden sind, die insbesondere verwendet wird, um den Reflexionseffekt oder die Färbung unter reflektiertem Licht zu verringern, sind verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden.
So ist in FR-A-2 542 728 vorgeschlagen worden, die funktionelle Schicht mit einer dielektrischen Beschichtung, speziell auf der Grundlage von Siliciumdioxid, SiO&sub2;, zu überziehen, deren Dicke in Abhängigkeit von der Dicke der darunter befindlichen funktionellen Schicht kleiner als 160 nm und deren Brechungsindex etwa gleich der Quadratwurzel des Brechungsindex der funktionellen Schicht ist. Diese Entscheidung ist im wesentlichen von dem Ziel diktiert, den Lichttransmissionsgrad TL zu erhöhen und gegebenenfalls die funktionelle Schicht vor Abrasion zu schützen. Deshalb ist dort vom Einfluß auf die Farbintensität unter reflektiertem Licht, welche insbesondere durch die Größe des spektralen Farbanteils Pe ausgedrückt wird, keine Rede.
Es ist noch eine andere Möglichkeit ins Auge gefaßt worden. Bei FR-A-2 439 167 geht es darum, zwischen dem Glassubstrat und der funktionellen Schicht eine Zwischenbeschichtung einzubauen, die ein-, zwei- oder mehrschichtig sein kann und deren Vorhandensein es, gemäß den Autoren, erlaubt, gleichzeitig einen Schleiereffekt und Irisiererscheinungen unter reflektiertem Licht zu verringern und sogar gegebenenfalls die Aufgabe einer Sperrschicht gegen die Wanderung von Alkahionen zu übernehmen, die im Glassubstrat enthalten sind. Im Fall einer homogenen einlagigen Schicht nähert sich ihr Brechungsindex der Quadratwurzel aus dem Produkt der Brechungsindizes von Glassubstrat und funktioneller Schicht, während ihre optische Dicke (Produkt aus Dicke und Brechungsindex) etwa ein Viertel der auf 500 nm zentrierten Wellenlänge beträgt. Wenn auch der Versuch, Irisiererscheinungen (die per definitionem aus der Ungleichmäßigkeit der Färbung unter reflektiertem Licht resultieren, welche auf Schichtdickenschwankungen zurückzuführen ist) zu unterdrücken, indem eine zusätzliche Beschichtung aufgebracht wird, was das Ziel in FR-A-2 439 167 ist, zu einer Verringerung der Gesamtsättigung der Färbung unter reflektiertem Licht führen kann, ist in diesem Dokument ein Antireflexeffekt weder erwünscht noch erwähnt.
Weiterhin ist aus der Patentanmeldung EP-A-0 441 705 ein Verfahren zum Aufbringen einer Schicht aus Siliciumcarbidoxid mit einer Dicke von 50 bis 100 nm und einem Brechungsindex von 1,6 bis 1,9, die ihrerseits mit einer leitfähigen Schicht auf der Grundlage eines dotierten Metalloxids überzogen ist, auf Glas bekannt.
Darüber hinaus wird in keinem dieser Dokumente die Bewertung des Einflusses des Einfallswinkels auf das Aussehen unter reflektiertem Licht weder erläutert noch erst recht nicht beziffert, während aber beispielsweise im Bauwesen immer mehr gewünscht wird, daß das äußere Gesamterscheinungsbild der Verglasungen, mit denen eine senkrechte Fassade ausgestattet ist, entsprechend dem Blickwinkel, unter welchem man sie betrachtet, einheitlich erscheint.
Deshalb liegt der Erfindung als eine Aufgabe die Bereitstellung eines Glassubstrats zugrunde, das mit einer Schicht auf der Grundlage eines Metalloxids und mit niedrigem Emissionsvermögen versehen ist, durch welche obengenannte Mängel behoben werden, indem sie gleichzeitig auf der Seite der Schicht einen mäßigen Wert des Lichtreflexionsgrades RL und praktisch Farbneutralität unter reflektiertem Licht aufweist, selbst wenn der gemessene Einfallswinkel nicht gleich dem üblicherweise gewählten normalen Einfallswinkel ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe, die gegebenenfalls mit der ersten zu kombinieren ist, besteht darin, einen gleichen Typ dieses Erzeugnisses vorzuschlagen, der einen erhöhten Wert des Sonneneinstrahlungskoeffizienten aufweist.
Die Erfindung hat ein Glassubstrat zum Gegenstand, das mit ei ner leitfähigen, transparenten funktionellen Schicht versehen ist, die ein niedriges Emissionsvermögen und einen Brechungsindex von etwa 2 besitzt, dotierte/s Metalloxid/e zur Grundlage hat und auf welcher eine "äußere" Beschichtung aufgebracht ist, deren optische Dicke etwa ein Viertel der mittleren Wellenlänge des sichtbaren Spektrums beträgt und vorzugsweise auf 550 nm zentriert ist. Außerdem ist zwischen der funktionellen Schicht und dem Substrat eine "innere" Beschichtung mit einer optischen Dicke von 50 bis 75 nm vorgesehen.
Üblicherweise weist die funktionelle Schicht einen Brechungsindex n von etwa 2 und eine Dicke von 200 bis 400 nm und vorzugsweise von etwa 360 nm auf.
Diese funktionelle Schicht besteht vorteilhafterweise aus einem dotierten Metalloxid wie mit Zinn dotiertem Indiumoxid (ITO), mit Fluor dotiertem Zinnoxid (SnO&sub2;:F) und mit Indium (ZnO:In), Fluor (ZnO:F), Aluminium (ZnO:Al) oder Zinn (ZnO:Sn) dotiertem Zinkoxid.
Die innere Beschichtung weist vorzugsweise einen Brechungsindex auf, der kleiner als der der funktionellen Schicht ist und etwa 1,75 bis 1,90 beträgt, ihre geometrische Dicke beträgt insbesondere etwa 30 bis 50 nm und vorzugsweise 35 bis 45 nm.
Diese Bedingungen werden vorteilhafterweise von zwei Typen einer Beschichtung erfüllt.
So kann eine Beschichtung auf der Grundlage von Metalloxidlen und insbesondere von mindestens einem derjenigen gebildet werden, die zu folgender Gruppe aus Aluminium-, Titan-, Zinn-, Zink- und Indiumoxid gehören. Man stellt somit den Brechungsindex ein, indem beispielsweise ein Oxyd mit einem niedrigen Brechungsindex wie Aluminiumoxid mit mindestens einem Oxyd mit einem hohen Brechungsindex wie Titan-, Zinn-, Indium- oder Zinkoxid verbunden wird, wie in der französischen Patentanmeldung FR-A-2 670 199 beschrieben.
Der zweite Typ einer inneren Beschichtung, der diese Kriterien erfüllt, ist eine Beschichtung auf der Grundlage eines Siliciumnitridoxids und/oder Siliciumcarbidoxids.
Die äußere Beschichtung wird derart gewählt, daß ihr Brechungsindex kleiner als der der funktionellen Schicht ist und insbesondere 1,40 bis 1,65 beträgt. Ihre geometrische Dicke beträgt vorteilhafterweise 80 bis 110 nm und vorzugsweise 90 bis 100 nm. Ein solcher relativ niedriger Brechungsindex wird beispielsweise mit einer Schicht auf der Grundlage von Siliciumdioxid erhalten.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Erzeugnisses besteht darin, daß mindestens zwei Beschichtungen vorgesehen werden, zwischen denen die funktionelle Schicht angeordnet ist. Man kann dann die Eigenschaften, im wesentlichen die optische und die geometrische Dicke und den Brechungsindex, jeder der Beschichtungen der funktionellen Schicht optimieren, um die gewünschten Ziele zu erreichen, wobei sich viel mehr Kombinationsmöglichkeiten als bei einer einzigen Beschichtung, sei sie nun eine innere oder äußere, bieten. Indem die Effekte dieser Beschichtungen kombiniert werden, kann man das Aussehen des Erzeugnisses unter reflektiertem Licht gut beherrschen, ohne dabei die der funktionellen Schicht inhärenten Eigenschaften zu verschlechtern.
Man bemerkt somit überraschenderweise einen gewissen Synergieeffekt der beiden Beschichtungen. Das trifft ganz besonders auf die Auswahl der Eigenschaften der inneren Beschichtung zu, wobei insbesondere ihre geometrische Dicke, verglichen mit der der funktionellen Schicht, sehr klein und ihr Brechungsindex kleiner als der der funktionellen Schicht ist, aber ihm dennoch recht nahekommt.
Nachdem die optischen Dicken und darauffolgend die Brechungsindizes und die geometrischen Dicken der beiden Beschichtungen innerhalb obengenannter Grenzen ausgewählt worden sind, weist ein erfindungsgemäßes Einscheibensubstrat auf der beschichteten Seite einen Lichtreflexionsgrad RL von höchstens 6 % auf, der unter senkrecht einfallendem, reflektiertem Licht mit einem spektralen Farbanteil von höchstens 3 % einhergeht. Außerdem besitzt es einen Emissionskoeffizienten von höchstens 0,2.
Wird es so in eine Doppelverglasung eingebaut, daß sich die Schichten auf der Seite 3 befinden, weist sie einen etwas höheren Lichtreflexionsgrad (der aber dennoch unter 15 % bleibt) mit einem noch niedrigeren spektralen Farbanteil unter senkrecht einfallendem, reflektiertem Licht auf, der sogar, selbst bei einem gemessenen Einfallswinkel, der üblicherweise als ungünstig angesehen wird, höchstens 5 % beträgt. Ihr Sonneneinstrahlungskoeffizient unter senkrecht einfallendem Licht erreicht mindestens 0,76.
Solche Werte für RL erfordern vor allem, daß der Reflexionseffekt der verglasung im wesentlichen unterdrückt wird, was es erlaubt, den Wert des Energiedurchgangsgrades TE insgesamt und damit den Sonneneinstrahlungskoeffizienten zu erhöhen.
Durch die Werte des spektralen Farbanteils unter reflektiertem Licht in Verbindung mit den Werten für RL wird den erfindungsgemäßen Verglasungen unabhängig davon, ob sie Einscheibenverglasungen oder in Doppelverglasungen eingebaut sind, ein Aussehen verliehen, das der Neutralität sehr nahekommt, selbst wenn ein Einfallswinkel gewählt wird, der im allgemeinen wenig geeignet und nicht gleich dem senkrechten Einfallswinkel ist. Damit wird eine bessere Gleichmäßigkeit des Aussehens der von außen betrachteten Verglasungen einer Gebäudefassade sichergestellt.
Zum Aufbringen der funktionellen Schicht und ihrer Beschichtungen kann jeder beliebige Typ eines Abscheideverfahrens angewendet werden. Insbesondere kann wenigstens eine der Schichten, wenn sie Metalloxid/e zur Grundlage hat, durch ein Vakuumverfahren, speziell durch Kathodenzerstäubung, die gegebenenfalls eine in Gegenwart von Sauerstoff reaktive ist, ausgehend von Targets aus einer Metallegierung oder Keramik mit geeigneter Zusammensetzung, aufgebracht werden.
Man kann sich beim Aufbringen mindestens einer der Schichten außerdem für ein Pyrolyseverfahren aus der Gasphase, das auch als CVD (chemical vapor deposition) bezeichnet wird, aus der Flüssigphase oder, in Form von Pulvern, der Festphase entscheiden.
Sokann die "innere" Beschichtung durch Gasphasenabscheidung, CVD, ausgehend von metallorganischen bzw. siliciumhaltigen Vorläufern oder durch Pulverpyrolyse ausgehend von metallorganischen Vorläufern aufgebracht werden.
Auch die funktionelle Schicht kann leicht durch Pyrolyse erhalten werden. So können die SnO&sub2;:F- und die ITO-Schichten vorteilhafterweise durch Pulverpyrolyse erzeugt werden. Man kann die Schichten aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid ausgehend von pulverförmigem Dibutylzinnoxid (DBTO) und Fluorwasserstoff, wie im Patent FR-2 380 997 beschrieben, und ausgehend von Dibutylzinndifluorid (DBTF), gegebenenfalls mit DBTO gemischt, wie im Dokument EP-A-178 956 oder EP-A-039 256 beschrieben, herstellen. Die ITO-Schichten können beispielsweise ausgehend von Indiumformiat und einer Zinnverbindung wie DBTO, wie im Dokument EP-A-192 009 beschrieben, erhalten werden.
Man kann die halbleitenden SnO&sub2;:F-Schichten auch durch Gasphasenabscheidung erzeugen, insbesondere ausgehend von einem Gemisch aus Zinnverbindungen wie (CH&sub3;)&sub2;SnCl&sub2;, (C&sub4;H&sub9;)&sub2;SnCl&sub2; und Sn(C&sub2;H&sub5;)&sub4; und fluororganischen Verbindungen wie CCl&sub2;F&sub2;, CHClF&sub2; und CH&sub3;CHF&sub2;, wie in der Patentanmeldung EP-A-027 403 beschrieben, oder auch ausgehend von Monobutyltrichlorzinn und einer
Verbindung mit der Formel XCHF&sub2;, wie dem in der Patentanmeldung EP-A-121 459 genannten Chlordifluormethan.
Die Schichten aus mit Indium oder Aluminium dotiertem Zinkoxid können durch Gasphasenabscheidung ausgehend von Diethylzink bzw. Zinkacetat und Triethylindium und Indiumchlorid oder Triethylaluminium und Aluminiumchlorid, wie in der Patentanmeldung EP-A-385 769 beschrieben, erhalten werden.
Die SnO&sub2;:F-Schichten können auch aus der Flüssigphase ausgehend von Zinnacetylacetonat oder Dimethylzinn-2-propionat in geeigneten organischen Lösungsmitteln, wie insbesondere im französischen Patent 2 211 411 beschrieben, hergestellt werden.
Die äußere Beschichtung wird vorzugsweise durch Gasphasenabscheidung, CVD, ausgehend von siliciumhaltigen Vorläufern aufgebracht. Wird sie so gewählt, daß ihr Brechungsindex etwa bei 1,40 liegen soll, kann sie vorteilhafterweise ebenfalls durch Plasmaabscheidung, plasma CVD, wie im Patent EP-B-230 188 beschrieben, aufgebracht werden.
Außerdem kann, wenn die innere oder äußere Beschichtung Siliciumdioxid und gegebenenfalls Kohlenstoff und/oder Stickstoff zur Grundlage hat, sie auch durch Plasma-CVD unter Vakuum, wie in der Patentanmeldung EP-A-413 617 beschrieben, aufgebracht werden.
Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Merkmale und Einzelheiten werden an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.
Zunächst ist festzustellen, daß sämtliche Abscheideverfahren auf einem Substrat aus einem 4 mm dicken Kalk-Natron-Silikat- Floatglas durchgeführt werden. Wird es in eine Doppelverglasung eingebaut, wird es über eine 12 mm dicke Luftschicht mit einem weiteren ähnlichen klaren Substrat mit 4 mm Dicke verbunden, wobei sich die Schichten auf der Seite 3 befinden.
Zu Vergleichszwecken beziehen sich alle Beispiele auf eine funktionelle Schicht, die gleiche Eigenschaften, d.h. eine Dikke von 360 nm und einen Brechungsindex von etwa 1,9, besitzt. Sie besteht aus SnO&sub2;:F und ist ausgehend von DBTF auf eine dem Fachmann bekannte Weise, wie in obengenannten Patenten beschrieben, hergestellt.
Die innere Beschichtung wird, wenn sie aus einem Metalloxidgemisch besteht, auf bekannte Weise durch Pulverpyrolyse, wie insbesondere in der Patentanmeldung EP-A-0 489 621 beschrieben, hergestellt.
Falls sie aus Siliciumcarbidoxid oder Siliciumdioxid besteht, wird sie auf ebenfalls bekannte Weise ausgehend von einem Silan und einer Ethylenverbindung durch CVD erhalten, indem beispielsweise die Lehre der Patentanmeldung EP-A-0 518 755 angewendet wird. Das trifft auch auf die "äußere" Beschichtung auf der Grundlage von Siliciumdioxid zu.
Sämtliche spektralphotometrischen Messungen sind unter Bezugnahme auf die Normallichtart D&sub6;&sub5; durchgeführt worden.
Die in den Tabellen benutzten Abkürzungen haben folgende Bedeutung: RL Lichtreflexionsgrad (%) auf der beschichteten Seite, TL Lichttransmissionsgrad (%), FS Sonneneinstrahlungskoeffizient und Pe spektraler Farbanteil (%) unter senkrecht einfallendem, reflektiertem Licht (0º) und Pe (20) und Pe (40) spektraler Farbanteil, gemessen bei einem Einfallswinkel, der 20 bzw. 40 Grad vom normalen Einfallswinkel differiert. Alle Dikken e sind in Nanometern (nm) angegeben.

Beispiel 1

Ist das Bezugsbeispiel, da es ein Substrat enthält, das nur mit der funktionellen Schicht versehen ist. Die Eigenschaften des Erzeugnisses 1a mit einem Einscheibensubstrat und des Erzeugnisses 1b mit dem in einer Doppelverglasung eingebauten Substrat sind nachfolgend angegeben:
Sein Aussehen unter reflektiertem Licht ist somit ein relativ stark im grünen Bereich gefärbtes.

Beispiele 2 bis 4

Die Beispiele 2 bis 4 beziehen sich auf eine gleichbleibende äußere Beschichtung, dabei handelt es sich um eine 95 nm dicke Beschichtung auf der Grundlage von Siliciumdioxid und mit einem Brechungsindex von 1,45, die durch CVD auf übliche Weise ausgehend von siliciumhaltigen Verbindungen erhalten worden ist.
Demgegenüber werden die Eigenschaften der inneren Beschichtung (Brechungsindex und Schichtdicke) optimiert.

Beispiel 2

Die innere Beschichtung besitzt einen Brechungsindex von 1,80 und eine Dicke von 37 nm. Sie hat ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Zinkoxid zur Grundlage, das durch Pulverpyrolyse von Vorläufern in entsprechenden Verhältnissen, insbesondere ausgehend von Zinkacetat und Aluminiumtriisopropylat, letzteres mit einem Gewichtsanteil von 20 %, hergestellt worden ist. Diese Eigenschaften Brechungsindex und Schichtdicke sowie die der folgenden Beispiele sind auch mit durch CVD erzeugten Schichten auf der Grundlage von Sauerstoff und Silicium und gegebenenfalls Kohlenstoffleicht erhältlich.
2a entspricht dem Einscheibensubstrat und 2b dem in eine Doppelverglasung eingebauten Substrat. Die Ergebnisse sind wie folgt.

Beispiel 3

Die innere Beschichtung besitzt eine Dicke von 30 nm und einen Brechungsindex von 1,85. Sie hat ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Indiumoxid, das durch Pulverpyrolyse von Vorläufern mit 40 Gew.-% Indiumformiat und 60 Gew.-% Aluminiumtriisopropylat hergestellt worden ist, oder Siliciumcarbidoxid zur Grundlage.

Beispiel 4

Die innere Beschichtung besitzt einen Brechungsindex von 1,75 und eine Dicke von 40 nm. Sie hat ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Zinnoxid zur Grundlage, das durch Pyrolyse eines Pulvers gebildet ist, das Dibutylzinndifluorid (DBTF) und Aluminiumtriisopropylat, letzteres mit einem Gewichtsanteil von 78 %, enthält. Es kann auch Siliciumcarbidoxid gewählt werden.
Die für diese Beispiele 3 und 4 mit Einscheibensubstraten erhaltenen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Aus den Beispielen 2a, 3 und 4 geht hervor, daß man auf der be schichteten Seite einen spektralen Farbanteil unter senkrecht einfallendem, reflektiertem Licht mit äußerst niedrigen Werten, insbesondere für das Beispiel 3, d.h. das, dessen Beschichtung den größten Brechungsindex hat, erreichen kann.
Außerdem ist, wenn man die Beispiele 1 und 2b vergleicht, festzustellen, daß sich der Sonneneinstrahlungskoeffizient wesentlich erhöht, wenn die funktionelle Schicht mit ihren Beschichtungen versehen ist. Das Beispiel 2b zeigt auch, daß der spektrale Farbanteil der Doppelverglasung, selbst bei Einfallswinkeln, die vom normalen Einfallswinkel beträchtlich abweichen, sehr gering bleibt, so daß das äußere Aussehen solcher unter verschiedenen Winkeln betrachteten Verglasungen praktisch als einheitlich angesehen werden kann.

Beispiele 5 und 6

Diese zwei Beispiele behalten für die innere Beschichtung dieselben Eigenschaften, d.h. eine Dicke von 45 nm und einen Brechungsindex von 1,75, wie die im Beispiel 4 erhaltenen, bei.

Beisdiel 5

Die äußere Beschichtung besitzt einen Brechungsindex von 1,45 und eine Dicke von 95 nm, dabei handelt es sich, wie oben erwähnt, um ein durch CVD hergestelltes Siliciumdioxid.

Beisdiel 6

Die äußere Beschichtung besitzt einen Brechungsindex von 1,6 und eine Dicke von 85 nm. Dabei handelt es sich um eine Schicht auf der Grundlage von Sauerstoff, Silicium und gegebenenfalls Kohlenstoff.
Die Eigenschaften dieser zwei Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Diese zwei Beispiele lassen die Möglichkeit eines Kompromisses erkennen; je kleiner der Lichtreflexionsgrad RL ist, um so größer ist der Sonneneinstrahlungskoeffizient (Beispiel 5). Demgegenüber weist das Beispiel 6 mit einem etwas höheren RL einen fast um die Hälfte niedrigeren spektralen Farbanteil auf.
Die Schlußfolgerung daraus lautet, daß sich, wenn eine funktionelle Schicht mit zwei Beschichtungen, eine auf jeder Seite, versehen wird, ein weites Feld für Untersuchungen und die Auswahl entsprechend dem vorrangigen Ziel in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung, beispielsweise Neutralität unter reflektiertem Licht und ein höherer Sonneneinstrahlungskoeffizient, eröffnet. Somit läßt sich die Erfindung durch Auswahl der optischen Dicken dieser Beschichtungen in Relation zu den Eigenschaften der funktionellen Schicht verwirklichen.

Claims

1. Erzeugnis, welches ein Glassubstrat umfaßt, das mit einer leitfähigen, transparenten funktionellen Schicht versehen ist, die ein niedriges Emissionsvermögen und einen Brechungsindex von etwa 2 besitzt, dotierte/s Metalloxid/e zur Grundlage hat und auf welcher eine "äußere" Beschichtung aufgebracht ist, deren optische Dicke etwa ein Viertel der mittleren Wellenlänge des sichtbaren Spektrums beträgt und insbesondere auf 550 nm zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der funktionellen Schicht und dem Substrat eine zusätzliche "innere" Beschichtung mit einer optischen Dicke von 50 bis 75 nm angeordnet wird.

2. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der funktionellen Schicht 200 bis 400 nm und vorzugsweise etwa 360 nm beträgt.

3. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der "äußeren" Beschichtung kleiner als der der funktionellen Schicht ist und vorzugsweise 1,40 bis 1,65 beträgt.

4. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Dicke der "äußeren" Beschichtung 80 bis 110 nm und vorzugsweise 90 bis 100 nm beträgt.

5. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der "inneren" Beschichtung kleiner als der der funktionellen Schicht ist und vorzugsweise 1,75 bis 1,90 beträgt.

6. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Dicke der "inneren" Beschichtung 30 bis 50 nm und vorzugsweise 35 bis 45 nm beträgt.

7. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionelle Schicht mindestens ein dotiertes Metalloxid enthält, das zu der Gruppe gehört, die mit Zinn dotiertes Indiumoxid, ITO, mit Indium, ZnO:In, Fluor, ZnO:F, Aluminium, ZnO:Al, oder Zinn, ZnO:Sn, dotiertes Zinkoxid und mit Fluor dotiertes Zinnoxid, SnO&sub2;:F, um-

8. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die "innere" Beschichtung aus mindestens einem der Metalloxide besteht, die zu der Gruppe gehören, welche Titan-, Aluminium-, Zink-, Zinn- und Indiumoxid umfaßt.

9. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die "innere" Beschichtung aus Siliciumcarbidoxid und/oder -nitridoxid besteht.

10. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die "äußere" Beschichtung Siliciumdioxid zur Grundlage hat.

11. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Beschichtungen aus der funktionellen Schicht überzogene Einscheibensubstrat auf der beschichteten Seite einen Lichtreflexionsgrad RL von höchstens etwa 6 % und einen spektralen Farbanteil von höchstens 3 % unter senkrecht einfallendern Licht und einen Emissionskoeffizienten von höchstens etwa 0,2 aufweist.

12. Erzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man mit ihm eine Doppelverglasung bildet, indem das mit seinen Schichten versehene Substrat als Seite 3 mit einem anderen Glassubstrat verbunden wird, wobei die Doppelverglasung einen Gesamtenergiedurchlaßgrad von mindestens 0,76 und einen spektralen Farbanteil unter einfallendem Licht von höchstens 5 % bei veränderlichem Einfallswinkel aufweist.

13. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Beschichtungen und/oder die funktionelle Schicht auf der Grundlage von Metalloxid/en durch ein Vakuumverfahren, insbesondere ein gegebenenfalls in Gegenwart von Sauerstoff reaktives Kathodenzerstäubungsverfahren, aus Targets aus einer Metallegierung oder Keramik mit geeigneter Zusammensetzung aufgebracht ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Beschichtungen und/oder die funktionelle Schicht durch ein Pyrolyseverfahren aufgebracht ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die "innere" Beschichtung durch Gasphasenabscheidung, CVD, metallorganischer oder siliciumhaltiger Vorläufer oder durch Pyrolyse von Pulver/n aus metallorganischen Vorläufern aufgebracht wird.

16. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionelle Schicht durch ein Abscheideverfahren mittels Pyrolyse von Pulver aus metallorganischen Vorläufern aufgebracht wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die "äußere" Beschichtung durch ein Abscheideverfahren mittels Gasphasenabscheidung, CVD, siliciumhaltiger Vorläufer aufgebracht wird.