Изделие с низкоэмиссионным покрытием, содержащим поглощающие слои для низкого отражения со стороны пленки и низкого пропускания видимого спектра
Изделие с покрытием, нанесённым на стеклянную основу, относится к низкоэмиссионным (low-E) стеклам с покрытиями. Указанное покрытие содержит отражающие ИК-слои и поглощающие слои. Поглощающие слои являются металлическими или по существу металлическими (например, NiCr или NiCrNx) и расположены так, чтобы ослабить или предотвратить окисление поглощающих слоев во время возможной термообработки. Также покрытие содержит диэлектрические слои, содержащие нитрид кремния. Технический результат заключается в обеспечении стекла с покрытием, которое обладает низкой излучательной способностью и комбинацией низкого светопропускания и низкого коэффициента отражения со стороны плёнки, а также предотвращение окисление поглощающих слоев во время возможной термообработки. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.
Изобретение относится к изделию, содержащему низкоэмиссионное (low-E) покрытие. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающие слои низкоэмиссионного покрытия расположены/выполнены так, чтобы покрытие имело одновременно (i) низкое пропускание видимого спектра (например, не более 45%, более предпочтительно не более 40% и наиболее предпочтительно не более 35%) и (ii) сниженное отражение видимого спектра со стороны пленки. Один верхний поглощающий слой можно предусмотреть в верхней укладке слоев, а другой поглощающий слой можно предусмотреть в центральной укладке слоев низкоэмиссионного покрытия. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающие слои являются металлическими или по существу металлическими. Поглощающий слой в центральной укладке слоев может быть расположен между первым и вторым нитридными слоями (например, слои на основе нитрида кремния), тогда как поглощающий слой в верхней укладке слоев может находиться между нитридным слоем и металлическим или по существу металлическим слоем, отражающим инфракрасное (ИК) излучение, чтобы ослабить или предотвратить окисление поглощающих слоев во время факультативной термообработки (например, термическая закалка, моллирование и/или термическое упрочнение) и/или при изготовлении, тем самым позволяя достичь предсказуемых окраски и оптических характеристик. Изделия с покрытием согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут применяться для теплоизоляционных стеклопакетов, автомобильных стекол, окон других типов или в любом другом подходящем приложении.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изделия с покрытием известны в области техники как применяющиеся для окон, таких как теплоизоляционные стеклопакеты, автомобильные стекла и/или подобное. Известно, что в некоторых случаях желательно проводить термообработку (например, термическая закалка, моллирование и/или термическое упрочнение) таких изделий с покрытием в целях закалки, гибки или подобного в некоторых типичных случаях. Термообработка изделий с покрытием типично требует применения температур по меньшей мере 580°C, более предпочтительно по меньшей мере примерно 600°C и еще более предпочтительно по меньшей мере 620°C. Такие высокие температуры (например, в течение 5-10 минут или больше) часто вызывают повреждение и/или ухудшение свойств или непредсказуемые изменения покрытий. Поэтому желательно, чтобы покрытия были способны выдерживать такие термообработки (например, термическую закалку), если они желательны, предсказуемым образом, чтобы не привести к значительному повреждению покрытия.
В некоторых случаях разработчики изделий с покрытием стремятся достичь комбинации желательного пропускание видимого спектра, желательного цвета, низкой излучательной способности (или коэффициента излучения) и низкого поверхностного сопротивления (Rs). Низкоизлучательные (low-E) характеристики и низкое поверхностное сопротивление позволяют таким изделиям с покрытием блокировать значительную долю ИК-излучения, чтобы, например, снизить нежелательный нагрев внутри автомобиля или здания. Часто большее блокирование ИК-излучения (в том числе отраженного) сопровождается меньшим светопропусканием.
Патент США 7597965 описывает низкоэмиссионное покрытие с поглощающим слоем из NiCr в нижнем диэлектрическом наборе слоев. Однако типичное покрытие в патенте '965 предназначено для высокого пропускания видимого спектра и, действительно, оно имеет коэффициент светопропускания (Tvis или TY) 59%. Часто желательно более низкое пропускание видимого спектра. Например, из эстетических и/или оптических соображений часто желательно иметь изделия с покрытием (включающим низкоэмиссионное покрытие), имеющие пропускание видимого спектра не более 50%, более предпочтительно не более 40% и иногда не более 35%. Однако, если уменьшить светопропускание изделия с покрытием, используя низкоэмиссионную структуру покрытия, типично повышается коэффициент отражения покрытия со стороны пленки.
Патент США US 7648769 описывает низкоэмиссионное покрытие с поглощающим слоем NiCr, расположенным в средней, а не в верхней или нижней укладке диэлектрических слоев покрытия (например, смотри фиг. 1 патента '769). Пример 1 в патенте '769 позволяет получить светопропускание, измеренное на монолитном окне, 54,5% и коэффициент отражения со стороны пленки 19,5%, а при измерении на теплоизоляционном стеклопакете эти параметры изменяются до 50% для светопропускания и 23% для коэффициента отражения со стороны пленки. Пример 2 в патенте '769 имеет более высокое светопропускание и позволяет получить пропускание видимого спектра, измеренное на монолитном стекле, 67,5% и коэффициент отражения со стороны пленки 11,5%, а при измерении на теплоизоляционном стеклопакете эти параметры изменяются до 62% для светопропускания и до 17% для коэффициента отражения со стороны пленки. Примеры из патента '769 указывают, что когда пропускание видимого спектра снижается, коэффициент отражения со стороны пленки увеличивается.
Ниже, в разделе подробного описания будет также объяснено, что если предусмотреть заданный поглощающий слой только в центральной диэлектрической укладке слоев низкоэмиссионного покрытия, имеющей пропускание видимого спектра примерно 40%, это приведет к нежелательно высокому отражению видимого спектра со стороны пленки (RfY), выше 30% (измерено на монолитном окне).
Таким образом, следует понимать, что прежде было сложно получить изделия с низкоэмиссионными покрытиями, обладающими одновременно комбинацией (i) желательно низкого пропускания видимого спектра и (ii) низкого коэффициента отражения со стороны пленки. Специалистам должно быть ясно, что в данной области существует потребность в изделиях с покрытием, обладающих низкой излучательной способностью (или низким поверхностным сопротивлением) и комбинацией низкого светопропускания (например, не более 50%, более предпочтительно не более примерно 40% и наиболее предпочтительно не более примерно 35%) и низкого коэффициента отражения со стороны пленки.
СУЩНОСТЬ ТИПИЧНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изделие с покрытием содержит низкоэмиссионное покрытие. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающие слои в низкоэмиссионном покрытии расположены/выполнены так, чтобы низкоэмиссионное покрытие имело одновременно (i) низкое пропускание видимого спектра (например, не более 45%), более предпочтительно не более 40% и наиболее предпочтительно не более 35%), и (ii) низкое отражение видимого спектра со стороны пленки, что выгодно из эстетических соображений. Один поглощающий слой предусмотрен в верхней укладке слоев низкоэмиссионного покрытия, а другой поглощающий слой предусмотрен в центральной укладке слоев низкоэмиссионного покрытия, и в некоторых вариантах осуществления, содержащих двойной слой серебра, в нижней укладке слоев низкоэмиссионного покрытия не предусматривается похожих поглощающих слоев. Поглощающие слои являются металлическими или по существу металлическими (например, NiCr или NiCrNx). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой предусмотрен в центральной укладке слоев между первым и вторым нитридными слоями (например, слоями на основе нитрида кремния), а поглощающий слой в верхней укладке слоев находится между нитридным слоем и металлическим или по существу металлическим слоем, отражающим инфракрасное (ИК) излучение, чтобы ослабить или предотвратить окисление поглощающих слоев во время факультативной термообработки (например, термическая закалка, моллирование и/или термическое упрочнение) и/или при изготовлении, тем самым позволяя получить предсказуемые окраску и оптические характеристики. Было найдено, что использование таких поглощающих слоев в верхней и центральной части покрытия, удивительно и неожиданно позволяет одновременно достичь комбинации низкого пропускания видимого спектра и низкого коэффициента отражения со стороны пленки. Изделия с покрытием согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения можно применять для теплоизоляционных стеклопакетов, автомобильных стекол, других типов окон или в любом другом подходящем приложении.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дается изделие, содержащее покрытие, нанесенное на стеклянную основу, причем покрытие содержит: первый и второй отражающие инфракрасное (ИК) излучение слои (например, состоящие из или включающие серебро), причем указанные ИК-отражающие слои отделены друг от друга и причем первый ИК-отражающий слой находится ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой; первый металлический или по существу металлический поглощающий слой (например, состоящий из или включающий NiCr и/или NiCrNx) расположен так, чтобы первый поглощающий слой находился между первым и вторым ИК-отражающими слоями, причем первый поглощающий слой расположен между и в контакте с первым и вторым диэлектрическим слоями, содержащими нитрид кремния; а второй металлический или по существу металлический поглощающий слой (например, состоящий из или включающий NiCr и/или NiCrNx) расположен так, чтобы и первый, и второй ИК-отражающий слои находились между стеклянной основой и вторым поглощающим слоем, причем второй поглощающий слой находится между и в контакте со вторым ИК-отражающим слоем и третьим диэлектрическим слоем, содержащим нитрид кремния.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 показывает сечение изделия с покрытием согласно одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фигура 2 показывает сечение изделия с покрытием с фиг. 1, установленного в теплоизоляционный стеклопакет, согласно одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Описываемые здесь изделия с покрытием могут применяться в таких приложениях как теплоизоляционные стеклопакеты, автомобильные стекла, монолитные архитектурные окна, окна в жилых зданиях, и/или в любом другом подходящем приложении, которое содержит одну или несколько стеклянных основ.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения покрытие включает укладку с двумя слоями серебра (как показано на фигуре 1), хотя настоящее изобретение этим никоим образом не ограничено.
Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения термообработанные или не подвергавшиеся термообработке изделия с покрытием, содержащие несколько ИК-отражающих слоев (например, два разнесенных слоя на основе серебра) способны дать поверхностное сопротивление (Rs), меньше или равное 3,0 (более предпочтительно меньше или равное 2,5, еще более предпочтительно меньше или равное 2,1 и наиболее предпочтительно менее или равное 2,0). Термины "термообработка" и "тепловая обработка", как они используются здесь, означают нагрев изделия до достаточной температуры, чтобы достичь термической закалки, моллирования и/или термического упрочнения изделия, содержащего стекло. Это определение включает в себя, например, нагревание изделия с покрытием в шкафу или печи до температуры по меньшей мере примерно 580°C, более предпочтительно по меньшей мере примерно 600°C в течение достаточного времени, чтобы позволить закалку, гибку и/или термическое упрочнение. В некоторых случаях термообработка может длиться по меньшей мере примерно 4 или 5 минут. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения изделие с покрытием может быть или не быть термообработанным.
Фигура 1 является боковым разрезом изделия с покрытием согласно одному неограничивающему примеру воплощения настоящего изобретения. Изделие с покрытием содержит основу 1 (например, прозрачную, зеленую, бронзовую или сине-зеленую стеклянную основу толщиной примерно от 1,0 до 10,0 мм, более предпочтительно примерно от 1,0 мм до 3,5 мм) и низкоэмиссионное покрытие (или систему слоев) 30, нанесенное на основу 1 напрямую или опосредовано. Покрытие (или система слоев) 30 включает, например: нижний диэлектрический слой 3 нитрида кремния, который может представлять собой Si3N4, нитрид кремния, обогащенный Si для снижения матовости или, в других вариантах осуществления настоящего изобретения, нитрид кремния любой другой подходящей стехиометрии, первый нижний контактный слой 7 (который контактирует с нижним ИК-отражающим слоем 9), первый проводящий и предпочтительно металлический или по существу металлический слой 9, отражающий инфракрасное (ИК) излучение, первый верхний контактный слой 11 (который контактирует со слоем 9), диэлектрический слой 13, диэлектрический слой 14 на основе нитрида кремния или включающий нитрид кремния, металлический или по существу металлический поглощающий слой 4 (например, состоящий из или включающий NiCr, NiCrNx или подобное), дополнительный диэлектрический слой 14' из нитрида кремния, который может представлять собой Si3N4, нитрид кремния, обогащенный Si для снижения матовости, или нитрид кремния любой другой подходящей стехиометрии, промежуточный слой 15 на основе оксида олова и/или включающий оксид олова, второй нижний контактный слой 17 (который контактирует с ИК-отражающим слоем 19), второй проводящий, предпочтительно металлический или по существу металлический ИК-отражающий слой 19, металлический или по существу металлический поглощающий слой 25 (например, состоящий из или включающий NiCr, NiCrNx или подобное), который находится над и в контакте с верхним ИК-отражающим слоем 19, и наружный диэлектрический слой 26 из нитрида кремния, который может представлять собой Si3N4, нитрид кремния, обогащенный Si для снижения матовости, или нитрид кремния любой другой подходящей стехиометрии. Каждый контактный слой 7, 11 и 17 каждый контактирует с по меньшей мере одним ИК-отражающим слоем (например, слоем на основе Ag). Вышеуказанные нанесенные напылением слои 3-26 составляют low-E (т.е. низкоэмиссионное) покрытие 30, которое находится на стеклянной или пластмассовой основе 1.
В случае монолитных окон изделие с покрытием содержит всего одну стеклянную основу 1, как показано на фигуре 1. Однако описываемые здесь монолитные изделия с покрытием могут применяться здесь в различных устройствах, таких, как многослойные ветровые стекла автомобиля, теплоизоляционные стеклопакеты и т.п. Что касается теплоизоляционных стеклопакетов, стеклопакет может включать две отделенные друг от друга стеклянные основы. Пример теплоизоляционного стеклопакета проиллюстрирован и описан, например, в патентном документе США 2004/0005467, описание которого введено в настоящий документ ссылкой. Фиг. 2 показывает пример теплоизоляционного стеклопакета, содержащего стеклянную основу 1 с покрытием, показанную на фигуре 1, соединенную с другой стеклянной основой 2 через разделитель, уплотнитель 40 и т.п., задающий зазор 50 между ними. Этот зазор 50 между основами в вариантах осуществления, относящихся к теплоизоляционным стеклопакетам, может в некоторых случаях быть заполнен газом, таким, как аргон (Ar) (в дополнение к содержащемуся воздуху). Типичный теплоизоляционный стеклопакет может содержать две отделенные друг от друга прозрачные стеклянные основы толщиной каждая примерно 3-6 мм, одна из которых в некоторых типичных случаях покрыта описанным здесь покрытием 30, причем зазор 50 между основами может составлять примерно от 5 до 30 мм, более предпочтительно примерно от 10 до 20 мм и наиболее предпочтительно примерно 16 мм. В некоторых типичных случаях покрытие 30 может быть предусмотрено на внутренней поверхности любой основы, обращенной к зазору (на фигуре 2 покрытие показано на внутренней главной поверхности основы 1, обращенной к зазору 50, но вместо этого оно могло бы быть на внутренней главной поверхности основы 2, обращенной к зазору 50). Любая из основы 1 или основы 2 может быть наружной основой стеклопакета, обращенной наружу здания (например, на фигуре 2 основа 1 является основой, ближайшей к наружной среде здания).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения поглощающий слой 4 находится между и в контакте с диэлектрическими слоями 14 и 14' на основе нитрида. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления каждый из слоев 14 и 14', охватывающих поглощающий слой 4, является нитридным слоем и является по существу или полностью неокисленным. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения поглощающий слой 25 находится между и в контакте с металлическим или по существу металлическим ИК-отражающим слоем 19 и диэлектрическим слоем 26 на основе нитрида. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления каждый из слоев 19 и 26, охватывающих поглощающий слой 25, является по существу или полностью неокисленным. Факультативно, самая внешняя часть слоя 26 может быть окислена, если это наружный слой покрытия 30, обращенный в атмосферу. Использование нитридных слоев 14, 14' и 26 и металлического или по существу металлического слоя 19 вокруг поглощающих слоев 4 и 25 выгодно тем, что это помогает предотвратить (или снизить вероятность) окисления поглощающих слоев 4, 25 во время термообработки, тем позволяя поглощающим слоям 4, 25 лучше выполнять намеченную функцию, в частности, поглощение по меньшей мере некоторой доли (например, по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 10%) видимого света. Следует понимать, что если слой станет слишком сильно окисленным во время термообработки или подобного, он больше не сможет действовать как адекватный поглощающий слой.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения поглощающие слои 4 и 25 могут состоять из или включать NiCr (при любом подходящем отношении Ni:Cr) и могут быть или не быть нитрированы (NiCrNx). Поглощающие слои 4 и 25 находятся между и контактируют с по существу неокисленными слоями, как показано на фигуре 1. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления каждый из слоев на основе нитрида 14, 14', 26, охватывающих поглощающие слои 4, 25, является нитридным слоем и является по существу или полностью неокисленным, а ИК-отражающий слой 19 также является по существу или полностью неокисленным. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающие слои 4, 25 могут содержать 0-10% кислорода, более предпочтительно 0-5% кислорода и наиболее предпочтительно 0-2% кислорода (в атомных %). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления один или оба поглощающих слоя 4, 25 содержат 0-20% азота, более предпочтительно 1-15% азота и наиболее предпочтительно примерно 1-12% азота (в атомных %). Хотя NiCr является предпочтительным материалом для поглощающих слоев 4 и 25, вместо него можно использовать и другие материалы. Например, в некоторых других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, предусматривающих термообработку, поглощающие слои 4 и/или 25 могут состоять из или включать Ni, Cr, NiCrNx, CrN, ZrN или TiN. В вариантах осуществления без термообработки любой из вышеуказанных материалов может использоваться для абсорбционных/поглощающих слоев 4 и/или 25, как и другие материалы, такие, как Ti, Zr, NiOx или подобное.
Поглощающие слои 4 и 25 низкоэмиссионного покрытия 30 выполнены так, чтобы покрытие 30 имело пониженное пропускание видимого спектра, желаемую окраску и низкий коэффициент отражения со стороны пленки. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления металлические или по существу металлические поглощающие слои (например, NiCr или NiCrNx) 4 и 25 могут иметь, каждый, толщину примерно 20-120 ангстрем (Å), более предпочтительно примерно 35-75 Å и наиболее предпочтительно примерно 50-70 Å. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления верхний металлический или по существу металлический поглощающий слой (например, NiCr или NiCrNx) 25 может иметь толщину примерно 15-70 Å, более предпочтительно примерно 23-48 Å и наиболее предпочтительно примерно 27-43 Å. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления верхний поглощающий слой 25 может быть тоньше, чем нижний поглощающий слой 4. Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления верхний поглощающий слой 25 может быть по меньшей мере на 10 Å тоньше (более предпочтительно по меньшей мере на 20 ангстрем тоньше), чем нижний поглощающий слой 4, чтобы обеспечить желательные оптические характеристики изделию с покрытием. Было найдено, что комбинация низкого пропускания видимого спектра, сниженного отражения видимого спектра со стороны пленки и желаемых оптических характеристик может быть достигнута, если иметь поглощающие слои одновременно в центральной диэлектрической части укладки слоев (смотри поглощающий слой 4) и предусмотреть другой поглощающий слой 25 в верхней части укладки слоев выше верхнего ИК-отражающего слоя 19; было найдено, что сдвигая значительное поглощение к верху укладки слоев посредством слоя 25, получают более низкий коэффициент отражения со стороны пленки по сравнению со случаем, когда поглощающий слой имеется только между ИК-отражающими слоями, в то же время позволяя получить желаемые оптические характеристики, такие как цвет под углом и т.д., благодаря поглощающему слою 4 в центральной части укладки.
Таким образом, один поглощающий слой 25 предусмотрен в верхней укладке слоев (выше верхнего ИК-отражающего слоя 19 на основе Ag), а второй поглощающий слой 4 предусмотрен в центральной укладке слоев (между ИК-отражающими слоями 9, 19). В некоторых вариантах осуществления с двумя слоями серебра (т.е. когда низкоэмиссионное покрытие имеет два ИК-отражающих слоя на основе Ag), предпочтительно, чтобы такого поглощающего слоя ниже нижнего ИК-отражающего слоя 9 не имелось. Другими словами, тогда как поглощающие слои 4 и 25 предусмотрены в центральной и верхней частях покрытия, такие поглощающие слои между нитридами, находящимися ниже нижнего ИК-отражающего слоя 9, отсутствуют.
Диэлектрические слои 3, 14, 14' и 26 могут состоять из или включать нитрид кремния в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. Слои 3, 14, 14' и 26 нитрида кремния могут, помимо прочего, улучшить термообрабатываемость изделий с покрытием и защитить поглощающие слои при факультативной HT, например, такой как термическая закалка или подобное. Один или более слоев нитрида кремния 3, 14, 14' и 26 может быть стехиометрическим (т.е. Si3N4) или, альтернативно, нитридом кремния, обогащенным Si, в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Присутствие свободного Si в слое 3, содержащем нитрид кремния, обогащенный Si, может позволить более эффективно останавливать некоторые атомы, такие, как натрий (Na), которые мигрируют наружу из стекла 1 во время термообработки, в слое(ях), содержащем нитрид кремния, обогащенный Si, прежде чем они достигнут слоя серебра 9 и повредят его. Считается, что обогащенный Si SixNy может в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения снижать степень повреждения слоев серебра во время HT, тем самым позволяя снизить поверхностное сопротивление (Rs) или его оставить почти неизменным, что достаточно. Кроме того, считается, что обогащенный Si SixNy может снизить степень повреждения (например, окисление) поглощающего слоя 4 (и/или 25) во время HT в некоторых иллюстративных факультативных вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, когда используется обогащенный Si нитрид кремния, слой обогащенного Si нитрида кремния сразу после осаждения может можно охарактеризовать как слой SixNy, где отношение x/y может составлять от 0,76 до 1,5, более предпочтительно от 0,8 до 1,4, еще более предпочтительно от 0,82 до 1,2. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления перед и/или после HT обогащенный Si слой SixNy может иметь показатель преломления n по меньшей мере 2,05, более предпочтительно по меньшей мере 2,07 и иногда по меньшей мере 2,10 (например, на длине волны 632 нм) (примечание: стехиометрический Si3N4, который также может использоваться, имеет показатель n 2,02-2,04). Следует отметить, что n и k обычно снижаются в результате термообработки. В любой и/или во все обсуждаемые здесь слои нитрида кремния могут быть добавлены другие материалы, такие, как нержавеющая сталь или алюминий, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения любой и/или все обсуждаемые здесь слои нитрида кремния факультативно могут включать примерно 0-15% алюминия, более предпочтительно примерно 1-10% алюминия. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нитрид кремния можно осадить распылением мишени из Si или SiAl в атмосфере, содержащей газы аргон и азот. В некоторых случаях в слоях нитрида кремния может иметься также небольшое количество кислорода.
Отражающие инфракрасное (ИК) излучение слои 9 и 19 предпочтительно являются по существу или полностью металлическими и/или проводящими и могут содержать или состоять в основном из серебра (Ag), золота или любого другого подходящего ИК-отражающего материала. ИК-отражающие слои 9 и 19 способствуют хорошим низкоэмиссионным и/или солнцезащитным характеристиками покрытия. Однако ИК-отражающие слои могут быть немного окисленными в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения.
Контактный слой 11 может состоять из или включать оксид никеля (Ni), оксид хрома (Cr), NiCr или оксид никелевого сплава, такой, как оксид никеля-хрома (NiCrOx), или, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, другие подходящие материалы. Использование, например, NiCrOx в слое 11 позволяет улучшить стойкость. NiCrOx в слое 11 может быть полностью окисленным в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения (т.е. полностью стехиометрическим) или, альтернативно, может быть окислен только частично. В некоторых случаях слой 11 из NiCrOx может быть окислен по меньшей мере примерно на 50%. Контактный слой 11 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) может быть или не быть градиентно окисленным в разных вариантах осуществления настоящего изобретения. Градиентное окисление означает, что степень окисления слоя изменяется по толщине слоя, так что, например, контактный слой может быть менее окисленным у поверхности контакта с непосредственно прилегающем ИК-отражающим слоем 9, чем в части контактного слоя, дальше или более/наиболее далеко отстоящей от непосредственно прилегающего ИК-отражающего слоя. Описание различных типов градиентно окисленных контактных слоев приводится в патенте US 6576349, описание которого введено в настоящий документ ссылкой. Контактный слой 11 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) может быть или не быть, в разных вариантах осуществления настоящего изобретения, сплошным по всему ИК-отражающему слою 9. В некоторых альтернативных иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения слой 11 может быть вместо этого выполнен как металлический или по существу металлический поглощающий слой (например, NiCr или NiCrNx), подобно слою 25.
Диэлектрические слои 13 и 15 могут состоять из или включать оксид олова в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Однако, как и для других слоев здесь, в других случаях можно использовать и другие материалы. Промежуточный слой 15, состоящий из или включающий оксид олова, предусмотрен под ИК-отражающие слоем 19, находясь между слоем 14' нитрида кремния и слоем 17 оксида цинка. Использование такого содержащего оксид олова промежуточного слоя 15 приводит к множеству улучшений по сравнением со случаем, когда такой слой отсутствует. Например, было найдено, что использование такого содержащего оксид олова промежуточного слоя 15 дает изделие с покрытием, способное обеспечить: (a) меньшее изменение пропускания видимого спектра из-за термообработки, (b) большее пропускание видимого спектра после термообработки; (c) меньшее изменение некоторых колориметрических параметров из-за термообработки, (d) по существу нейтральную окраску после термообработки; (e) более стабильное или даже сниженное вследствие термообработки поверхностное сопротивление, (f) более низкое поверхностное сопротивление и, тем самым, более низкую излучательную способность после термообработки, (g) улучшенные характеристики матовости после термообработки и/или (h) улучшенная механическая стойкость, как, например, сопротивление царапанию, перед и/или после термообработки. Так, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием можно доводить до более высоких температур при термообработке и/или обрабатывать большее время без нежелательных значительных потерь пропускания и/или увеличения поверхностного сопротивления. В некоторых альтернативных вариантах осуществления можно легировать оксид олова слоя 15 другими веществами, такими, как Al, Zn или подобное. Альтернативно, в некоторых случаях для слоя 15 можно использовать другие оксиды металлов.
Нижние контактные слои 7 и/или 17 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения состоят из или включают оксид цинка (например, ZnO). Оксид цинка в слоях 7 и 17 может содержать также и другие материалы, такие, как Al (например, чтобы образовать ZnAlOx). Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения один или более слоев оксида цинка 7, 17 может быть легирован примерно 1-10% Al, более предпочтительно примерно 1-5% Al и наиболее предпочтительно примерно 1-4% Al.
Ниже или выше показанного покрытия могут иметься также и другие слои. Таким образом, хотя система слоев или покрытие находится "на" или "поддерживается" основой 1 (прямо или опосредовано), между ними могут иметься другие слои. Так, например, покрытие с фиг. 1 может считаться находящимся "на" и "поддерживаемым" основой 1, даже если между слоем 3 и основой 1 имеется другой слой или слои. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления некоторые слои в показанном покрытии могут отсутствовать, а в других вариантах осуществления настоящего изобретения другие слои могут быть добавлены между различными слоями, или различные слои могут быть расщеплены другими слоями, добавленными между расщепленными секциями, не выходя за пределы существа определенных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Хотя в разных вариантах осуществления настоящего изобретения могут использоваться различные толщины и материалы слоев, типичные толщины и материалы соответствующих слоев на стеклянной основе 1 варианте осуществления с фиг. 1 следующие, смотря в направлении от стеклянной основы (отметим, что слои NiCr могут быть или не быть частично нитрированными):
Примерные материалы/толщины; вариант осуществления с фиг. 1
| Слой | Предпочтительный диапазон | Более предпочтительный | Пример |
| стекло (толщина 1-10 мм) | |||
| SixNy (слой 3) | 40-750 Å | 250-600 Å | 419 Å |
| ZnOx (слой 7) | 10-300 Å | 60-150 Å | 80 Å |
| Ag (слой 9) | 50-200 Å | 80-130 Å | 119 Å |
| NiCrOx (слой 11) | 10-100 Å | 12-40 Å | 25 Å |
| SnO2 (слой 13) | 0-1000 Å | 200-700 Å | 545 Å |
| SixNy (слой 14) | 50-450 Å | 80-200 Å | 120 Å |
| NiCr (слой 4) | 35-75 Å | 50-70 Å | 62 Å |
| SixNy (слой 14') | 40-450 Å | 70-300 Å | 151 Å |
| SnO2 (слой 15) | 30-250 Å | 50-200 Å | 80 Å |
| ZnOx (слой 17) | 10-300 Å | 40-130 Å | 80 Å |
| Ag (слой 19) | 50-200 Å | 70-180 Å | 153 Å |
| NiCr (слой 25) | 23-48 Å | 27-43 Å | 35 Å |
| SixNy (слой 26) | 40-500 Å | 70-400 Å | 317 Å |
Можно видеть, что нижний поглощающий слой 4 существенно толще, чем верхний поглощающий слой 25. Например, в некоторых вариантах осуществления нижний поглощающий слой 4 по меньшей мере на 10 Å толще, чем верхний поглощающий слой 25, более предпочтительно по меньшей мере на 20 Å толще и еще более предпочтительно по меньшей мере на 25 Å толще. Можно также видеть, что для поглощающего слоя 4 нижний слой нитрида кремния 14 тоньше, чем верхний слой нитрида кремния 14'. Например, в некоторых вариантах осуществления нижний слой нитрида кремния 14, охватывающий поглощающий слой 4, по меньшей мере на 10 Å тоньше, чем верхний слой нитрида кремния 14', более предпочтительно по меньшей мере примерно на 20 Å или 25 Å тоньше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения описываемые здесь изделия с покрытием могут иметь следующие оптические и солнцезащитные характеристики, указанные в таблице 2, измеренные на монолитном окне. Поверхностное сопротивление (Rs) здесь учитывает все ИК-отражающие слои (например, слои серебра 9, 19).
Оптические/солнцезащитные характеристики (монолитное окно, до HT)
| Характеристика | Общий диапазон | Более предпочтительный диапазон | Наиболее предпочтительный диапазон |
| Rs (Ом/квадрат): | ≤3,5 | ≤2,5 | ≤2,2 |
| En: | ≤0,07 | ≤0,04 | ≤0,03 |
| Tvis(III.C,2°): | 20-45% | 20-43% | 24-36% |
| RfY (III.C,2°): | ≤29% | ≤26% | ≤24% |
| RgY (III.C,2°): | ≤25% | ≤22% | ≤18% |
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления описываемые здесь изделия с покрытием могут иметь следующие характеристики, измеренные, например, на монолитном окне, после термообработки (HT):
Оптические/солнцезащитные характеристики (монолитное окно, после HT)
| Характеристика | Общий диапазон | Более предпочтительный диапазон | Наиболее предпочтительный диапазон |
| Rs (Ом/квадрат): | ≤3,0 | ≤2,1 | ≤1,9 |
| En: | ≤0,07 | ≤0,04 | ≤0,03 |
| Tvis(III.C,2°): | 20-45% | 20-43% | 24-36% |
| RfY (III.C,2°): | ≤29% | ≤26% | ≤24% |
| RgY (III.C,2°): | ≤25% | ≤22% | ≤18% |
Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, относящихся к многослойным окнам, описываемые здесь изделия с покрытием, которые факультативно были термообработаны в степени, достаточной для закалки, и которые были соединены с другой стеклянной основой, чтобы образовать теплоизоляционный стеклопакет, могут иметь следующие оптические/теплозащитные характеристики в структуре стеклопакета, какая показана на фигуре 2 (например, где два прозрачных стеклянных листа имеют толщину 4 мм и 6 мм, соответственно, и разделены зазором шириной 16 мм, заполненным смесью 90/10 аргон/воздух). Можно видеть, что отражение со стороны пленки повышается, когда изделие включено в стеклопакет.
Пример оптических свойств (теплоизоляционный стеклопакет перед или после термообработки)
| Характеристика | Общий диапазон | Более предпочтительный диапазон |
| Tvis (или TY)(III.C,2°): | 18-45% | 20-33% |
| a*t (III.C,2°): | от -9 до +1,0 | от -7 до 0,0 |
| b*t (III.C,2°): | от -10 до +10 | от -5 до +5 |
| RfY (III.C,2°): | ≤31 | ≤28% |
| a*f (III.C,2°): | от -6 до +8 | от -4 до +4 |
| b*f (III.C,2°): | от -6 до +12 | от -2 до 9 |
| RgY (III.C,2°): | 10-30% | 15-25% |
| a*g (III.C,2°): | от -7 до +4 | от -5 до +1 |
| b*g (III.C,2°): | от -16 до +5 | от -14 до 0 |
Следующие примеры даны только в целях иллюстрации и не являются ограничительными, если это не утверждается явно.
ПРИМЕРЫ
Следующий пример 1 был осуществлен путем напыления покрытия на прозрачную стеклянную основу толщиной 6 мм так, чтобы иметь примерно нижеследующую укладку слоев. Пример 1 соответствует иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, показанным на фигуре 1, тогда как сравнительный пример (CE) включает поглощающий слой NiCr только в центре укладки и приводится ниже в целях сравнения. Пример 1 имел примерно следующую систему слоев, где толщины указаны в ангстремах (Å), а поглощающие слои 4 и 25 из NiCr были слегка нитрированы.
Пример 1
| Слой | Толщина (Å) |
| Стекло (толщина 6 мм) | |
| SixNy (слой 3) | 419 |
| ZnOx (слой 7) | 80 |
| Ag (слой 9) | 119 |
| NiCrOx (слой 11) | 25 |
| SnO2 (слой 13) | 545 |
| SixNy (слой 14) | 120 |
| NiCr (слой 4) | 62 |
| SixNy (слой 14') | 151 |
| SnO2 (слой 15) | 80 |
| ZnOx (слой 17) | 80 |
| Ag (слой 19) | 153 |
| NiCr (слой 25) | 35 |
| Si3N4 (слой 26) | 317 |
Сравнительный пример (CE) содержал поглощающий слой из NiCr, как и слои в примере 1, но в CE единственный поглощающий слой располагался только в центральной укладке слоев между слоями серебра. CE имел следующую укладку слоев, в направлении от стекла наружу.
Сравнительный пример
| Слой | Толщина (Å) |
| Стекло (толщина 6 мм) | |
| SixNy | 257 |
| ZnOx | 100 |
| Ag | 77 |
| NiCrOx | 25 |
| SnO2 | 530 |
| SixNy | 120 |
| NiCr | 134 |
| SixNy | 151 |
| SnO2 | 80 |
| ZnOx | 80 |
| Ag | 197 |
| NiCrOx | 25 |
| SnO2 | 142 |
| SixNy | 210 |
Ниже приводятся оптические характеристики, измеренные на монолитном окне, для примера 1 в сравнении со сравнительным примером (CE).
Сравнение между примером 1 и сравнительным примером
| Характеристика | Пример 1 | Сравнительный пример |
| Tvis (или TY)(III.C,2°): | 32,3% | 41,5% |
| a*t (III.C,2°): | -5,1 | -7,0 |
| b*t (III.C,2°): | +0,2 | -2,5 |
| RfY (III.C,2°): | 22,3% | 32,3% |
| a*f (III.C,2°): | -1,7 | +6,5 |
| b*f (III.C,2°): | +9,8 | +11,0 |
| RgY (III.C,2°): | 16,2% | 14,5% |
| a*g (III.C,2°)): | -1,1 | -2,1 |
| b*g (III.C,2°): | -11,8 | -10,2 |
Из изложенного выше следует, что пример 1 неожиданно имел лучшее (более низкое) отражение видимого спектра со стороны пленки (RfY), чем сравнительный пример (CE), при том, что пример 1 имел также более никое светопропускание (TY), чем CE, а именно 22,3% в примере 1 в сравнении с 32,3% в CE. Таким образом, поглощающие слои 4 и 25 в центральной и верхней частях низкоэмиссионного покрытия из примера 1 (в отличие от только центральной части, как в CE) в сочетании с отсутствием слоя оксида олова в верхней диэлектрической укладке слоев в CE неожиданно привели к тому, что низкоэмиссионное покрытие имело комбинацию (i) низкого пропускания видимого спектра и (ii) низкого отражения видимого спектра со стороны пленки. Толщины слоев в примере 1 также неожиданно позволили достичь более желательных оптических характеристик по сравнению с CE.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дается изделие, содержащее покрытие 30, нанесенное на стеклянную основу 1, причем покрытие содержит: первый и второй отражающие инфракрасное (ИК) излучение слои 9 и 19, содержащие серебро, причем указанные ИК-отражающие слои 9 и 19 отделены друг от друга и причем первый ИК-отражающий слой 9 находится ближе к стеклянной основе 1, чем второй ИК-отражающий слой 19; первый металлический или по существу металлический поглощающий слой 4, содержащий Ni и/или Cr, расположенный так, чтобы первый поглощающий слой 4 находился между первым и вторым ИК-отражающими слоями 9 и 19, причем первый поглощающий слой 4 находится между и в контакте с первым и вторым диэлектрическими слоями 14 и 14', содержащими или по существу состоящими из нитрида кремния; и второй металлический или по существу металлический поглощающий слой 25, содержащий Ni и/или Cr, расположенный так, чтобы и первый, и второй ИК-отражающие слои 9, 19 находились между стеклянной основой 1 и вторым поглощающим слоем 25, причем второй поглощающий слой 25 находится между и в контакте со вторым ИК-отражающим слой 19 и третьим диэлектрическим слоем 26, содержащим нитрид кремния.
В изделии с покрытием согласно предыдущему абзацу указанный первый и/или второй поглощающие слои могут содержать или по существу состоять из NiCr и/или NiCrNx.
В изделии с покрытием согласно любому из двух предыдущих абзацев указанный первый и/или второй поглощающий слой может содержать 1-15% азота (в атомных %).
В изделии с покрытием согласно любому из трех предыдущих абзацев, указанные первый и второй ИК-отражающие слои отделены друг от друга по меньшей мере следующими слоями, в направлении от стеклянной основы: слой 13, содержащий оксид олова, указанный первый слой 14, содержащий нитрид кремния, указанный первый поглощающий слой 4, указанный второй содержащий нитрид кремния диэлектрический слой 14', другой содержащий оксид олова слой 15 и содержащий оксид цинка слой 17.
В изделии с покрытием согласно любому из четырех предыдущих абзацев в некоторых иллюстративных вариантах осуществления между первым ИК-отражающим слоем и стеклянной основой не имеется металлического или по существу металлического поглощающего слоя.
У изделия с покрытием согласно любому из пяти предыдущих абзацев в некоторых иллюстративных вариантах осуществления покрытие имеет всего два ИК-отражающих слоя, содержащих серебро.
В изделии с покрытием согласно любому из шести предыдущих абзацев первый поглощающий слой может иметь толщину примерно 35-75 ангстрем (Å).
В изделии с покрытием согласно любому из семи предыдущих абзацев второй поглощающий слой может иметь толщину примерно 23-48 ангстрем (Å).
В изделии с покрытием согласно любому из восьми предыдущих абзацев первый поглощающий слой может быть существенно толще, чем второй поглощающий слой.
Изделие с покрытием согласно любому из девяти предыдущих абзацев может иметь пропускание видимого спектра, измеренное на монолитном окне, примерно 20-43% (более предпочтительно примерно 24-36%).
Изделие с покрытием согласно любому из десяти предыдущих абзацев может быть термообработанным (например, термически закаленным) или не подвергаться термообработке.
В изделии с покрытием согласно любому из одиннадцати предыдущих абзацев в некоторых иллюстративных вариантах осуществления покрытие может содержать не более двух металлических или по существу металлических поглощающих слоев, состоящих по существу из NiCr или NiCrNx.
В изделии с покрытием согласно любому из двенадцати предыдущих абзацев третий содержащий нитрид кремния слой может быть наружным слоем покрытия.
В изделии с покрытием согласно любому из тринадцати предыдущих абзацев указанный первый ИК-отражающий слой и указанный первый поглощающий слой могут быть отделены друг от друга по меньшей мере следующими слоями, в направлении от стеклянной основы: слой, содержащий нитрид кремния, слой, содержащий оксид олова, и первый слой, содержащий нитрид кремния.
У изделия с покрытием согласно любому из четырнадцати предыдущих абзацев отражение видимого спектра со стороны пленки (RfY), измеренное на монолитном окне, меньше или равно 26%, более предпочтительно меньше или равно 24%.
У изделия с покрытием согласно любому из пятнадцати предыдущих абзацев существенно окисленный слой, содержащий оксид NiCr, может находиться над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем.
Хотя изобретение было описано в отношении того, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным воплощением, следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, напротив, подразумевается, что оно включает в себя различные модификации и эквивалентные структуры, охватываемые сущностью и объемом приложенной формулы.
1. Изделие с покрытием, нанесенным на стеклянную основу, причем покрытие содержит:
- первый и второй отражающие инфракрасное (ИК) излучение слои, содержащие серебро, причем указанные ИК-отражающие слои отделены друг от друга, и причем первый ИК-отражающий слой расположен ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой;
- первый металлический или по существу металлический поглощающий слой, содержащий Ni и/или Cr, расположенный так, чтобы первый поглощающий слой находился между первым и вторым ИК-отражающими слоями, причем первый поглощающий слой находится между и в контакте с первым и вторым диэлектрическими слоями, содержащими нитрид кремния; и
- второй металлический или по существу металлический поглощающий слой, содержащий Ni и/или Cr, расположенный так, чтобы и первый, и второй ИК-отражающие слои находились между стеклянной основой и вторым поглощающим слоем, причем второй поглощающий слой находится между и в контакте со вторым ИК-отражающим слоем и третьим диэлектрическим слоем, содержащим нитрид кремния,
причем каждый из первого и второго металлического или по существу металлического поглощающих слоев содержат 0-5% кислорода.
2. Изделие с покрытием по п. 1, причем каждый из указанных первого и второго поглощающих слоев содержит NiCr.
3. Изделие с покрытием по п. 1, причем каждый из указанных первого и второго поглощающих слоев содержит NiCrNx.
4. Изделие с покрытием по п. 3, причем каждый из указанных первого и второго поглощающих слоев содержит 1-15% азота (в атомных %).
5. Изделие с покрытием по п. 1, причем указанные первый и второй ИК-отражающие слои отделены друг от друга в направлении от стеклянной основы по меньшей мере: слоем, содержащим оксид олова, указанным первым содержащим нитрид кремния слоем, указанным первым поглощающим слоем, указанным вторым диэлектрическим слоем, содержащим нитрид кремния, другим содержащим оксид олова слоем и слоем, содержащим оксид цинка.
6. Изделие с покрытием по п. 1, причем между первым ИК-отражающим слоем и стеклянной основой не имеется металлического или по существу металлического поглощающего слоя.
7. Изделие с покрытием по п. 1, причем в покрытии имеется всего два ИК-отражающих слоя, содержащих серебро.
8. Изделие с покрытием по п. 1, причем первый поглощающий слой имеет толщину примерно 35-75 ангстрем (Å).
9. Изделие с покрытием по п. 1 или 8, причем второй поглощающий слой имеет толщину примерно 23-48 ангстрем (Å).
10. Изделие с покрытием по п. 1, причем первый поглощающий слой существенно толще, чем второй поглощающий слой.
11. Изделие с покрытием по п. 1, причем пропускание изделием с покрытием видимого спектра, измеренное на монолите, составляет примерно 20-43%.
12. Изделие с покрытием по п. 1, причем оно имеет пропускание видимого спектра, измеренное на монолите, примерно 24-36%.
13. Изделие с покрытием по п. 1, причем оно является термически закаленным.
14. Изделие с покрытием по п. 1, причем оно не подвергалось термической обработке.
15. Изделие с покрытием по п. 1, причем покрытие содержит не более двух металлических или по существу металлических поглощающих слоев, состоящих по существу из NiCr или NiCrNx.
16. Изделие с покрытием по п. 1, причем третий содержащий нитрид кремния слой является наружным слоем покрытия.
17. Изделие с покрытием по п. 1, причем указанный первый ИК-отражающий слой и указанный первый поглощающий слой отделены друг от друга в направлении от стеклянной основы по меньшей мере: слоем, содержащим оксид NiCr, слоем, содержащим оксид олова, и первым слоем, содержащим нитрид кремния.
18. Изделие с покрытием по п. 1, причем отражение видимого спектра изделием с покрытием со стороны пленки (RfY), измеренное на монолите, меньше или равно 26%.
19. Изделие с покрытием по п. 1, причем отражение видимого спектра изделием с покрытием со стороны пленки (RfY), измеренное на монолите, меньше или равно 24%.
20. Изделие с покрытием по п. 1, причем существенно окисленный слой, содержащий оксид NiCr, находится над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем.
21. Изделие с покрытием по п. 1, причем металлический или по существу металлический слой, содержащий NiCr и/или NiCrNx, находится над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем.
22. Изделие с покрытием, нанесенным на стеклянную основу, причем покрытие содержит:
- первый и второй отражающие инфракрасное (ИК) излучение слои, причем указанные ИК-отражающие слои отделены друг от друга, и причем первый ИК-отражающий слой находится ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой;
- первый металлический или по существу металлический поглощающий слой, расположенный так, чтобы первый поглощающий слой находился между первым и вторым ИК-отражающими слоями, причем первый поглощающий слой находится между и в контакте с первым и вторым диэлектрическими слоями, содержащими нитрид кремния; и
- второй металлический или по существу металлический поглощающий слой, расположенный так, чтобы и первый, и второй ИК-отражающие слои находились между стеклянной основой и вторым поглощающим слоем, причем второй поглощающий слой находится между и в контакте со вторым ИК-отражающим слоем и третьим диэлектрическим слоем, содержащим нитрид кремния,
причем каждый из первого и второго металлического или по существу металлического поглощающих слоев содержат 0-5% кислорода.
