BRPI0614715A2 - método para produzir um artigo revestido, temperado termicamente - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA PRODUZIR UM ARTIGO REVESTIDO, TEMPERADO TERMICAMENTE. A presente invenção refere-se a um método para produzir um artigo revestido, que inclui um filme de óxido condutor transparente (TCO), sustentado por um substrato de vidro temperado. Inicialmente, um filme de óxido metálico amorfo é distribuído por depósito sobre um substrato de vidro não temperado, quer diretamente quer indiretamente. O substrato de vidro com um filme amorfo sobre o mesmo é depois temperado termicamente, usando altas temperaturas. A têmpera térmica faz com que o filme amorfo seja transformado em um filme de óxido condutor transparente, cristalino (TCO). O calor usado na têmpera térmica do substrato de vidro faz com que o filme amorfo se transforme em um filme cristalino, fazendo com que a transmissão visível do filme aumente, e/ou faz com que o filme se torne eletricamente condutor.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA PRODUZIR UM ARTIGO REVESTIDO, TEMPERADO TERMICAMENTE".
A presente invenção refere-se a um método para produzir umartigo revestido, temperado termicamente, incluindo um filme de oxido con-dutor transparente (TCO), sustentado por um substrato de vidro temperado.Também está incluído um artigo revestido, que é termicamente temperado eproduzido por esse processo. Artigos revestidos de acordo com determina-das modalidades exemplificadas, não restritivas, dessa invenção podem serusados em aplicações, tais como células solares, portas de forno, janelas dedegelo, ou outros tipos de janelas em determinados casos exemplificados.Antecedentes e Sumário de Modalidades Exemplificadas da Invenção
Tipicamente, métodos para formar TCOs em substratos de vidroexigem altas temperaturas do substrato de vidro. Esses métodos incluempirólise química, onde precursores são pulverizados sobre o substrato devidro, a aproximadamente 400 a 500°C, e depósito a vácuo, onde o substra-to de vidro é mantido a cerca de 150 a 300°C. Infelizmente, filmes de TCO,tal como SnO2: F (óxido de estanho dotado de flúor) formados sobre substra-tos de vidro por pirólise química sofrem de falta de uniformidade e, dessemodo, podem ser imprevisíveis e/ou incompatível no que se refere a deter-minadas propriedades ópticas e/ou elétricas.
Distribuição por depósito de um TCO (óxido condutor transpa-rente), aproximadamente à temperatura ambiente, seria desejável, uma vezque a maioria das plataformas de produção de vidro flutuantes não estãoequipadas com sistemas de aquecimento in situ. Uma vantagem adicional defilmes de TCO distribuídos por depósito é que eles podem incluir a integra-ção de revestimentos anti-reflexo, redução de resistividâde e assim por diante.
Freqüentemente, há a necessidade de temperar termicamenteartigos revestidos, com um substrato de vidro revestido com um revestimen-to de filme de TCO. Por exemplo, em determinadas aplicações têmpera éexigida por código (por exemplo, para janelas sobre entradas, para janelasidentificadas como janelas quebráveis para bombeiros, e outras aplicações).A têmpera térmica tipicamente exige o aquecimento do substrato de vidrocom um revestimento sobre o mesmo em um forno de têmpera, a uma tem-peratura de pelo menos cerca de 580°C, de modo particularmente preferido,cerca de 600°C, e, freqüentemente, pelo menos cerca de 620 ou 640°C (porexemplo, por pelo menos cerca de 2 minutos, de modo particularmente pre-ferido, por pelo menos cerca de 5 minutos). Desse modo, é entendido quetêmpera térmica envolve temperaturas muito altas.
Infelizmente, foi constatado que substratos de vidro, que susten-tam TCOs distribuídos por depósito, não podem ser temperados termica-mente sem que os TCOs sofram uma perda significativa de condutibilidadeelétrica. Temperaturas de têmpera de vidro (vide acima) de filmes distribuí-dos por depósito típicos causam uma queda de condutibilidade rápida emdeterminados TCOs (por exemplo, óxido de zinco distribuído por depósito,inclusive TCOs).
Desse modo, entende-se que existe uma necessidade na técni-ca de uma técnica ou método aperfeiçoado para temperar substratos de vi-dro, inclusive um filme/revestimento sobre os mesmos, que possa resultarem um substrato de vidro temperatura eficaz e/ou eficiente, com um filme deTCO sobre o mesmo.
Em determinadas modalidades exemplificadas da presente in-venção, é posto à disposição um método para produzir um artigo revestido,termicamente temperado, inclusive um substrato de vidro temperado, comum filme de TCO sobre o mesmo. Inicialmente, um filme de óxido metálicoamorfo é distribuído por depósito sobre um substrato de vidro não tempera-do, quer diretamente quer indiretamente. Em determinadas modalidades e-xemplificadas, o filme de óxido metálico amorfo distribuído por depósito podeser ou incluir um óxido de Sn e/ou Sb (por exemplo, SnOx:Sb). Quando dis-tribuído por depósito, o filme de óxido metálico tem um valor bastante alto noque se refere à absorção de luz visível, tem uma alta resistência de revesti-mento (isto é, não ser verdadeiramente condutor), e é amorfo. O substratode vidro com o filme amorfo sobre o mesmo é depois temperado térmica-mente. A têmpera térmica tipicamente envolve aquecer o substrato de vidrocom o filme amorfo sobre o mesmo em um forno de têmpera, a uma tempe-ratura de pelo menos cerca de 580°C, de modo particularmente preferido,cerca de 600°C e, freqüentemente, pelo menos cerca de 620 ou 640°C.
O substrato de vidro com o filme sobre o mesmo pode ficar no forno de têm-pera por pelo menos cerca de 2 minutos, de modo particularmente preferido,por pelo menos cerca de 5 minutos, em determinadas modalidades exempli-ficadas desta invenção. A têmpera térmica faz com que o filme não condutoramorfo seja transformado em um filme de óxido condutor transparente, cris-talino (TCO). Em outras palavras, o calor usado na têmpera térmica do subs-trato de vidro faz com que o filme amorfo se transforme em um filme cristali-no, faz com que a transmissão visível do filme aumente e faz com que o fil-me se torne eletricamente condutor. Em resumo, a têmpera térmica ativa ofilme.
Em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção, ofilme amorfo, antes da têmpera, e o filme de TCO cristalino, após a têmpera,podem ser ou incluir SnOx:Sb (x pode ser de cerca de 0,5 a 2, de modo par-ticularmente preferido, de cerca de 1 a 2, e, algumas vezes, de cerca de 1 a1,95). O filme pode ser deficiente em oxigênio (em determinados casos,subestequiometricamente). O Sn e Sb podem ser co-depositados em umaatmosfera que inclui oxigênio (por exemplo, uma mistura de oxigênio e argô-nio) para formar o filme em determinadas modalidades exemplificadas destainvenção, sendo que o Sb é previsto para aumentar a condutibilidade do fil-me cristalino, após a têmpera. Em determinadas modalidades exemplifica-das, o Sb é previsto para fins de dotação, e pode perfazer de cerca de 0,001a 30% (% em peso) do filme de óxido metálico amorfo e/ou cristalino (de pre-ferência, de cerca de 1 a 15%, sendo que em um exemplo é de cerca de8%). Se o teor de Sb for mais alto que isso, o retículo é perturbado demais e,com isso, a mobilidade de elétrons também é perturbada, desse modo pre-judicando a condutibilidade do filme, enquanto se menos que essa quantida-de de Sb estiver presente, então a condutibilidade não é tão boa quando nofilme cristalino.Em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção, éapresentado um método para produzir um artigo revestido, temperado termi-camente, incluindo um filme condutor transparente sobre um substrato devidro temperado, sendo que o método compreende: obter um substrato devidro; distribuir por depósito um filme amorfo sobre o substrato de vidro;temperar termicamente o substrato de vidro, com o filme amorfo sobre omesmo; e sendo que o calor usado na referida têmpera faz com que o filmeamorfo se transforme em um filme cristalino, e sendo que o filme cristalino étransparente para luz visível e eletricamente condutor.
Em ainda outras modalidades exemplificadas desta invenção, éposto à disposição um artigo revestido, que compreende; um substrato devidro temperado termicamente; e um filme condutor transparente, cristalino,que compreende um oxido metálico, sustentado por pelo menos o substratode vidro temperado, e sendo que o filme condutor transparente compreendeSn e Sb, e tem um teor de Sb de cerca de 0,001 a 30%.Descrição Resumida dos Desenhos
Figura 1 é um diagrama de fluxo, que ilustra um método de pro-duzir um artigo revestido, temperado termicamente, de acordo com uma mo-dalidade exemplificada desta invenção.
Figura 2 é um diagrama esquemático, que ilustra o método dafigura 1 usando vistas em corte transversal de acordo com uma modalidadeexemplificada desta invenção.
Descrição Detalhada de Modalidades Exemplificadas da Invenção
Artigos revestidos, que incluem camada(s) condutora(s) de a -cordo com determinadas modalidades exemplificadas, não restritivas, destainvenção podem ser usados em aplicações tais como células solares, portasde forno, janelas de degelo, aplicações de exibição, ou outros tipos de jane-las em determinados casos exemplificados. Por exemplo e sem limitação, ascamadas condutoras transparentes descritas no presente podem ser usadascomo eletrodos em células solares, como camadas de aquecimento em ja-nelas de degelo, como camadas de controle solar em janelas e/ou similar.
A Figura 1 é um diagrama de fluxo, que ilustra determinadospassos realizados na produção de um artigo revestido de acordo com umamodalidade exemplificada desta invenção, enquanto a figura 2 ilustra essamodalidade exemplificada em termos de uma vista esquemática em cortetransversal.
Com referência às figuras 1-2, é descrito um exemplo desta in-venção. Inicialmente, um filme de oxido metálico amorfo 3 é distribuído pordepósito sobre um substrato de vidro não temperado (S1 na figura 1). É pos-sível que outra(s) camada(s) estejam previstas no substrato 1 abaixo do fil-me 3, embora o filme 3 possa ser distribuído diretamente sobre o substratoem determinadas modalidades exemplificadas. O filme 3 é considerado "so-bre" e "sustentado pelo" substrato 1, independentemente de se existiremoutra(s) camada(s) entre os mesmos. Em determinadas modalidades exem-plificadas, o filme de oxido metálico amorfo 3, distribuído por depósito, podeser ou incluir um óxido de Sn e/ou Sb (por exemplo, SnOx:Sb). Quando dis-tribuído por depósito, o filme de óxido metálico 3 pode ter uma transmissãode luz visível de menos de 70%, pode ter uma resistência de revestimentobastante alta (isto é, não ser verdadeiramente condutor), e ser amorfo.
Após a etapa S1, o substrato de vidro 1 com o filme amorfo 3 nomesmo é temperado termicamente (S2 na figura 1). A têmpera térmica tipi-camente envolve aquecer o substrato de vidro 1 com o filme amorfo 3 sobreo mesmo em um forno de têmpera, a uma temperatura de pelo menos cercade 580°C, de modo particularmente preferido, cerca de 600°C e, freqüente-mente, pelo menos cerca de 620 ou 640°C. O substrato de vidro 1 com ofilme 3 sobre o mesmo pode ficar no forno de têmpera por pelo menos cercade 2 minutos, de modo particularmente preferido, por pelo menos cerca de 5minutos, em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção.
O calor usado durante a têmpera térmica faz com que o filme não condutoramorfo 3 seja transformado em um filme de óxido condutor transparente,cristalino (TCO) 3'. Em outras palavras, o calor usado na têmpera térmica dosubstrato de vidro 1 faz com que o filme amorfo 3 se transforme em um filmecristalino 3', faz com que a transmissão visível do filme aumente (por exem-plo, para um nível acima de 70%), e faz com que o filme se torne eletrica-mente condutor. Em resumo, a têmpera térmica ativa o filme, de modo que,após a têmpera, é obtido um filme de TCO 3'.
Em determinadas modalidades exemplificadas, a têmpera térmi-ca faz com que a transmissão visível do filme 3 aumente em pelo menoscerca de 5%, de modo particularmente preferido, em pelo menos cerca de10%. Em determinadas modalidades exemplificadas, a têmpera térmica fazcom que a resistência de revestimento (Rs) do filme 3 caia por pelo menoscerca de ohms/quadrado, de modo particularmente preferido, por pelo me-nos cerca de 50 ohms/quadrado, e, de modo especialmente preferido, porpelo menos cerca de 100 ohms/quadrado. A condutibilidade elétrica podeser medida em termos de resistência de revestimento (Rs). Os filmes deTCO 3' descritos no presente (após a têmpera) têm uma resistência de re-vestimento (Rs) não maior do que cerca de 200 ohms/quadrado, de modoparticularmente preferido, não maior do que cerca de 100 ohms/quadrado, e,de modo especialmente preferido, de cerca de 5-100 ohms/quadrado. Emdeterminadas modalidades exemplificadas, a condutibilidade pode ser cau-sada criando não-idealidades ou defeitos pontuais na estrutura cristalina deum filme, para gerar níveis eletricamente ativos, desse modo fazendo comque sua resistência de revestimento caia significativamente para o âmbitocitado acima. Isso pode ser feito usando uma atmosfera deficiente em oxi-gênio durante o crescimento do cristal e/ou por dotação (por exemplo, com Sb).
Depois que o substrato de vidro 1 com o filme sobre o mesmosai do forno de têmpera, deixa-se o vidro 1 esfriar de modo conhecido, des-se modo, resultando em uma têmpera térmica do mesmo e, portanto, em umsubstrato de vidro, termicamente temperado 1'. Desse modo, foi obtido umsubstrato de vidro, termicamente temperado 1, com um filme de TCO 3' so-bre o mesmo. O artigo revestido temperado pode depois ser usado em apli-cações de janelas monolíticas, aplicações de portas de forno, aplicações deunidades de janelas de IG, células solares, aplicações de janelas aquecíveisou similar. O TCO pode funcionar como uma camada/revestimento aquecível(quando voltagem é aplicada sobre o mesmo), em determinadas aplicações,tais como aplicações de janelas aquecíveis, ou, alternativamente, pode fun-cionar como camada/revestimento bloqueador de calor ou de IV, em aplica-ções tais como portas de forno, ou, alternativamente, pode funcionar comoum eletrodo em aplicações, tais como aplicações de células solares. Em de-terminadas modalidades exemplificadas desta invenção, o artigo revestido,antes e/ou depois da têmpera, tem uma transmissão visível de pelo menoscerca de 30%, de modo particularmente preferido, de pelo menos cerca de50%, e, de modo especialmente preferido, de pelo menos cerca de 70%.
Em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção, ofilme de oxido metálico amorfo 3, antes da têmpera, e o filme de TCO crista-lino 3', depois da têmpera,
pode ser ou incluir SnOx:Sb (x pode ser de cerca de 0,5 a 2, de modo parti-cularmente preferido, de cerca de 1 a 2, e, algumas vezes, de cerca de 1 a1,95). O filme pode ser deficiente em oxigênio em determinadas modalida-des exemplificadas (em determinados casos, subestequiometricamente).O Sn e Sb podem ser co-depositados em uma atmosfera que inclui oxigênio(por exemplo, uma mistura de oxigênio e argônio), para formar o filme deoxido metálico amorfo 3 em determinadas modalidades exemplificadas destainvenção, sendo que o Sb é previsto para aumentar a condutibilidade do fil-me cristalino, após a têmpera. O co-depósito conjunto para formar o filme deoxido metálico 3 pode ser realizado depositando um alvo(s) cerâmico(s) deSnSbOx, em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção (porexemplo, em uma atmosfera gasosa, que inclui gás de argônio e/ou oxigê-nio), ou, alternativamente, o depósito conjunto pode ser realizado depositan-do um alvo(s) de SnSb em uma atmosfera que inclui gases de argônio, oxi-gênio e, possivelmente, flúor.
Em determinadas modalidades exemplificadas, o Sb é previstopara fins de dotação, e pode perfazer de cerca de 0,001 a 30% (% em peso)do filme de óxido metálico amorfo e/ou cristalino (de preferência, de cerca de1 a 15%, sendo que em um exemplo é de cerca de 8%). Se o teor de Sb formais alto que isso, o retículo é perturbado demais e, com isso, a mobilidadede elétrons também é perturbada, desse modo prejudicando a condutibilida-de do filme, enquanto se menos que essa quantidade de Sb estiver presen-te, então a condutibilidade não é tão boa quando no filme cristalino. Em de-terminadas modalidades exemplificadas desta invenção, o filme amorfo 3e/ou cristalino 3' tem um teor de Sn de cerca de 20-95%, de modo particu-Iarmente preferido, de cerca de 30-80%.
Embora a invenção tenha sido descrita em conexão do que atu-almente é considerado como sendo a modalidade mais prática e preferida,deve ser entendido que a invenção não está limitada à modalidade descrita,mas, ao contrário, ela pretende abranger diversas modificações e disposi-ções equivalentes, incluídas no espírito e alcance das reivindicações anexas.
Por exemplo, em determinadas modalidades exemplificadas,uma camada(s) ou pilha de camadas opticamente e/ou mecanicamente e-quiparável pode ser prevista entre o filme de TCO 3 (ou 3') e o substrato devidro 1 (ou 1'). Além disso, é possível formar outra(s) camada(s) sobre o fil-me 3 (ou 3') em determinadas modalidades exemplificadas desta invenção.
Em determinadas modalidades exemplificadas, pode ser previsto um reves-timento anti-reflexo sobre a camada 3 (ou 3'). Em outras modalidades exem-plificadas desta invenção, o Sb pode ser omitido do filme 3 e/ou 3', ou ou-tro(s) agente(s) de dotação podem ser usados em vez de ou além do Sb nofilme.
Claims (19)
1. Método para produzir um artigo revestido, termicamente tem-perado, que inclui um filme condutor transparente sobre um substrato devidro temperado, sendo que o método compreende:obter um substrato de vidro;depositar por pulverização catódica um filme amorfo, que com-preende Sn e Sb, sobre o substrato de vidro; etemperar termicamente o substrato de vidro com o filme amorfoque compreende Sn e Sb sobre o mesmo;sendo que:o calor usado na referida têmpera faz com que o filme amorfo setransforme em um filme cristalino;o filme cristalino é transparente para luz visível e eletricamentecondutor;o filme cristalino compreende um óxido de Sn; eo teor de Sb do filme cristalino é de cerca de 0,001 a 30%.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o calor usado na referida têmpera faz com que a resistência derevestimento do filme diminua por pelo menos cerca de 20 ohms/quadrado.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o calor usado na referida têmpera faz com que a resistência derevestimento do filme diminua por pelo menos cerca de 50 ohms/quadrado.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o filme cristalino tem uma resistência de revestimento de nãomais do que cerca de 200 ohms/quadrado.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o filme cristalino tem uma resistência de revestimento de nãomais do que cerca de 100 ohms/quadrado.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o filme cristalino compreende um óxido de Sn, e em que o teorde Sb do filme cristalino é de cerca de 1 a 15%.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que outra camada é disposta sobre o substrato de vidro, de modo aestar localizado entre o substrato de vidro e o filme cristalino.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o filme cristalino compreende SnOx:Sb e é pelo menos cerca de-70% transparente para luz visível.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que, após a têmpera, o artigo revestido tem uma transmissão visívelde pelo menos cerca de 70%.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a referida distribuição por depósito compreende depositar pelomenos um alvo de depósito cerâmico, que compreende um oxido de Sn:Sb.
11. Método para produzir um artigo revestido, termicamentetemperado, que inclui um filme condutor transparente sobre um substrato devidro temperado, em que o método compreende:obter um substrato de vidro;depositar por pulverização catódica um filme amorfo que com-preende óxido de estanho, sobre o substrato de vidro; etemperar termicamente o substrato de vidro com o filme amorfoque compreende óxido de estanho sobre o mesmo;sendo que:o calor usado na referida têmpera faz com que o filme amorfoque compreende óxido de estanho se transforme em um filme cristalino; eo filme cristalino é transparente para luz visível e eletricamentecondutor.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que o calor usado na referida têmpera faz com que a resistênciade revestimento do filme diminua por pelo menos cerca de 20ohms/quadrado.
13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que o calor usado na referida têmpera faz com que a resistênciade revestimento do filme diminua por pelo menos cerca de 50ohms/quadrado.
14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que o filme cristalino tem uma resistência de revestimento denão mais do que cerca de 200 ohms/quadrado.
15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que o filme cristalino tem uma resistência de revestimento denão mais do que cerca de 100 ohms/quadrado.
16. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que, após a têmpera, o artigo revestido tem uma transmissãovisível de pelo menos cerca de 70%.
17. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o filmeamorfo e/ou o filme cristalino compreende óxido de estanho.- 18. Artigo revestido, que compreende:um substrato de vidro, temperado termicamente; eum filme condutor transparente cristalino, que compreende umóxido metálico sustentado por pelo menos o substrato de vidro temperado,sendo que o filme condutor transparente compreende Sn e Sb, e tem umteor de Sb de cerca de 0,001 a 30%.
18. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 17, caracte-rizado pelo fato de que o filme cristalino que compreende o óxido metálicotem um teor de Sb de cerca de 1 a 15%.
19. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 17, caracte-rizado pelo fato de que o filme condutor transparente, cristalino, tem umaresistência de revestimento de não mais do que cerca de 100ohms/quadrado e uma transmissão visível de pelo menos cerca de 70%.
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Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2314 DE 12-05-2015 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |