DE3329504A1

DE3329504A1 - Waermewellen-abschirmlamellierung

Info

Publication number: DE3329504A1
Application number: DE19833329504
Authority: DE
Inventors: Yutaka Sawada; Yasunori Nagoya Aichi Taga
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1982-08-17
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1984-02-23
Also published as: GB2126256B; GB8321995D0; GB2126256A; JPS5931147A

Description

Wärmewellen-Abschirmlamellierung

Die Erfindung betrifft eine Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Vielzahl von Plattenmaterialien, wie beispielsweise Glas oder Kunststoff., zeigen eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht,, Diese Materialien zeigen aber auch eine gute Durchlässigkeit für Infrarotstrahlen, d.h. Strahlen mit Wellenlängen jenseits des langwelligen Endes des sichtbaren Spektrums, weshalb es bei einer Vielzahl von Anwendungen erforderlich ist, Maßnahmen zum Eindämmen der mit den Wärmewellen das Plattenmaterial durchlaufenden Energie zu treffen. Beispielsweise lassen Fensterscheiben von Automobilen nachteiligerweise Sonnenlicht durch, wodurch die Temperatur im Inneren des Automobils ansteigt, so daß es erforderlich ist, das Automobil mit einer leistungsstarken Kühlanlage zu versehen. Wärmewellen-Abschirmungen sind aber keineswegs nur bei Auto-Fenstern erforderlich, sondern auch bei Flugzeug-Fenstern oder Schiffsluken, Linsen von Ferngläsern oder Kameras, Glasverkleidungen von Gebäuden und temperierten Schaufenstern, Durchsichts-Scheiben von Herden und öfen sowie den Fenstern von Schweißmasken.

Es sind herkömmliche Verfahren zum Beschichten scheibenförmiger Substrate mit einer besonderen Wärmewellen-Abschirmlamellierung bekannt, so daß die Wärmewellen reflektiert und ferngehalten werden. Eine bekannte Wärmewellen-Abschirmlamellierung für diese Zwecke besteht aus einer transparenten, dielektrischen Schicht mit großer Brechkraft, einem metallischen Film und einer weiteren transparenten dielektrischen Schicht großer Brechkraft,

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welche nacheinander auf die Oberfläche eines transparenten Substrats auflamelliert sind. Eine Beschichtung dieser Art weist eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht und Reflexionseigenschaften für Wärmewellen sowie eine gute elektrische Leitfähigkeit auf.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Verteilung der Komponenten einer derartigen herkömmlichen Wärmewellen-Abschirm-1ame11ierung, bei der TiO » für die transparente, dielektrische Schicht großer Brechkraft und Ag für die metallische Schicht verwendet sind„ Üblicherweise ist bei dieser Art einer Wärmewellen-Abschirmlamellierung die Stärke der TiO₃-

-Schicht im Bereich von 150 bis 500 8 (350 2 im Beispiel der Fig. 1) und eine Stärke des metallischen Filmes im Bereich von 100 bis 250 S (150 8 im Beispiel)vorgesehen . Typiscl für herkömmliche Wärmewellen-Abschirmlamellierungen ist es, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, daß die Grenzflächen zwischen aneinanderliegenden Schichten deutlich zu erkennen sind, was bedeutet, daß eine Unstetigkeit, d.h. ein plötzlicher übergang in der Zusammensetzung der Beschichtung im Bereich der Grenzflächen vorliegt» Insbesondere ist kein Ti oder O in der Ag-Schicht vorhanden und in der TiO₃- - Schicht befindet sich kein Ag.

Abschirmlamellierungen dieser Art werden nach verschiedenen Verfahren hergestellt, beispielsweise auf einem gut gereinigten Substrat mittels Magnetron-Zerstäubung.

Beispielsweise wird die Abschirmlamellierung des in Fig. gezeigten Beispieles derart hergestellt, daß zunächst eine 350 A starke Schicht aus TiO- unter Verwendung eines TiO₃-Targets aufgetragen wird, worauf, nachdem diese Schicht vervollständigt ist, eine etwa 150 2 starke Ag-Schicht durch Gleichstrom-Zerstäubung unter Verwendung eines Ag-

-2-

Targets aufgetragen wird und schließlich eine weitere etwa 350 8 starke TiQ^-Schicht mittels RF-Zerstäubung unter Verwendung eines TiO,.-Targets aufgetragen wird.

Die charakteristischen Eigenschaften einer Wärmewellen-Abschirmlamellierung dieser Art sind in Fig. 2 dargestellt. Ersichtlich sind die spektralen Eigenschaften bezüglich der Durchlässigkeit im Bereich sichtbaren Lichtes außergewöhnlich gut, insbesondere im Bereich von Wellenlängen zwischen 370 und 780 nm, wo die Durchlässigkeit ungewöhnlich groß ist und bei einer Wellenlänge von 500 nm einen Wert von 91 % erreicht. Gleichzeitig weist diese herkömmliche Wärmewellen-Abschirmlamellierung sehr gute Wärmewellen-Abschirmeigenschaften auf, wobei die Durchlässigkeit 42 % und der Reflexionsgrad 50 % bei einer Wellenlänge von 1.000 nm beträgt. Darüber hinaus weist die Lamellierung eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, wobei der spezifische elektrische Widerstand 3,3 Ohm/cm² betragen kann.

Andererseits aber weisen derartige herkömmliche Wärmewellen-Abschirmlamellierungen Nachteile hinsichtlich ihrer Lebensdauer auf. Insbesondere aufgrund der Unstetigkeit und des abrupten Stoffwechsels im Bereich der Grenzflächen zweier benachbarten Schichten ist bedingt, daß die Bindungskraft zwischen den Schicht-Grenzflächen nicht ausreicht, um mechanische, chemische oder durch Hitze bedingte Störungen auszuschließen. Dies ist vor allem dadurch bedingt, daß die Bindungskraft zwischen verschiedenen Substanzen (also zwischen einem Metall und einem Oxid, etc.) schwach ist, so daß ein Eindringen von Schichtmaterial, Verunreinigungen oder Fremdstoffen im Grenzflächenbereich möglich ist, so daß die Lamellierung aufgrund von Oxidation, Chlorinierung, VerSchwefelung etc. des Metalles einer Störung ausgesetzt ist.

Die in Fig. 1 als Beispiel gezeigte Lamellierung ist leicht zu verkratzen und ihre optischen und elektrischen Eigenschaften lassen schnell nach, wenn die Oberfläche durch ein Metallstück leicht angekratzt ist. Es wurde experimentell festgestellt, daß der elektrische Widerstand der Lamellierung sich um etwa das 3,7-fache erhöht, wenn die Oberfläche durch rauhes Material (Sand) angekratzt wird und auf Werte von 100 KOhm/cm^s oder mehr ansteigen kann, wenn das Abkratzen mehrfach wiederholt wird»

Weiterhin wurde bei einem Test zur Bestimmung der thermischen und chemischen Haltbarkeit eine herkömmliche Abschirmlamellierung für 24 Stunden in einer 300° C heißen Luft-Atmosphäre belassen und sodann hinsichtlich der Ag-Verteilung mittels IMMA (Ionen-Mikro-Massenanalyse) und mittels Auger-Spektroskopie (mit lonen-Strahl-Beschuß) untersucht. Das Ergebnis zeigte, daß der Halbwert der Eindringtiefe des Ag um etwa 6 % angewachsen war und daß die Ag-Zerstäubung im Bereich der Schicht-Grenzflächen erheblich war, wodurch Bedingungen entstehen? welche eine Beeinträchtigung der Abschirmlamellierung aufgrund von Oxidation, Chlorination Verschwefelung etc. des Metalls ermöglicht.

Weiterhin bedingt die diskontinuierliche Zusammensetzung der Mc.Lorialien bei herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierungen, daß während des Auftragens dieser Schichten die Beschichtung zeitweise unterbrochen werden muß, um beispielsweise die Zerstäubungs-Targets (sputtering) auszutauschen, beispielsweise wenn mit der Bildung der Ag-Schicht nach Vervollständigung der TiO_?-Schicht begonnen wird.

Diese Unterbrechung der Beschichtung führt zu Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasserdampf- oder Gaseinschlüssen

an den Grenzflächen und zur Beeinträchtigung der äusseren Oberfläche der Schicht bei der Schichtbildung, so daß komplizierte Veränderungen an den Grenzflächen auftreten, welche vermutlich die geringere Lebensdauer der gesamten Abschirmlamellierung bedingen.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine für sichtbares Licht durchlässige Wärmewellen-Abschirmlamellierung bereitzustellen, welche eine hohe Haltbarkeit und Lebensdauer aufweist, ohne daß eine Beeinträchtigung der Durchlässigkeit für sichtbares Licht, der Abschirmungseigenschaften von Wärmewellen oder der elektrischen Leitfähigkeit zu verzeichnen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest eine durchlässige, dielektrische Schicht großer Brechungszahl und zumindest eine Infrarotstrahlen reflektierende Schicht, welche hauptsächlich aus Metall besteht, auf ein für sichtbares Licht durchlässiges Substrat lamelliert sind, wobei sich die stoffliche Zusammensetzung im Bereich der Übergangsflächen zwischen den einzelnen Schichten allmählich und kontinuierlich ändert, um eine Lamellierung zu bilden, welche insgesamt als eine einzige Schicht mit nicht homogener Zusammensetzung anzusehen ist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch: Herstellen einer chemischen Verbindung zur Erzeugung einer transparenten, dielektrischen Schicht mit großem Brechungsindex und einer Metall-Verbindung zum Erzeugen einer Infrarotstrahlen reflektierenden Schicht; und Auftragung der genannten Metall-Verbindung in kontinuierlicher Weise derart,

daß eine Lamellierung gebildet wird, die aus zumindest einer transparenten, dielektrischen Schicht mit großer Brechungszahl und zumindest einer Infrarotstrahlen reflektierenden Schicht auf der Oberfläche eines für sichtbares Licht durchlässigen Substrats ausgeformt ist, wobei die Menge des jeweils aufgetragenen Stoffes aus einer der Verbindungen unabhängig derart gesteuert wird, daß eine allmähliche und stetige Änderung der stofflichen Zusammensetzung im Bereich der Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten erfolgt.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen beschrieben. Dabei zeigts

Fig. 1 Schematisch die Änderung der Zusammensetzung des Materials bei einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der spektralen Eigenschaften einer Wärmewellen-Abschirmlamellierung mit der in Fig. 1 gezeigten Zusammensetzung;

Fig. 3 eine schmematische Darstellung der Struktur

einer erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmlamellierung;

Fig. 4 eine Darstellung der Zusammensetzungsänderung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der spektralen Eigenschaften dieses ersten Ausführungsbeispieles?

Fig. 6 eine Darstellung der Zusammensetzungsänderung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

FIg. 7 eine graphische Darstellung der spektralen

Eigenschaften dieses zweiten Ausführungsbeispiels.

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung gemäß Fig. 3 weist ein für sichtbares Licht durchlässiges Substrat 10 auf, auf welchem nacheinander eine transparente, dielektrische Schicht 12 großer Brechkraft, eine metallische Schicht 14 und eine transparente, dielektrische Schicht 16 großer Brechkraft auflamelliert sind. Eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Wärmewellen-Abschirmlamellierung derart strukturiert ist, daß sich die Materialzusammensetzung an den Grenzflächen zwischen den Schichten allmählich und kontinuierlich ändert, so daß eigentlich nicht mehr von einzelnen Schichten gesprochen werden kann, sondern eine einzige Schicht gebildet wird, deren Zusammensetzung nicht honogen ist.

Dadurch, daß die Zusammensetzung sich an den Grenzflächen allmählich und kontinuierlich ändert, ist es möglich, die anderenfalls vorhandene Diskontinuität erheblich zu vermindern, welche zwischen den verschiedenen Substanzen an den Grenzflächen herkömmlicherweise auftritt, wodurch sowohl die Bindekraft zwischen den "Schichten" verbessert wird, als auch erreicht wird, daß Spannungen an den Grenzflächen vermieden werden, sowie das Eindringen von Schichtmaterial, Verunreinigungen oder Fremdstoffen im Bereich der Grenzflächen vermieden wird.

Zur Herstellung einer derartigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung werden chemische Elemente zur Erzeugung einer dielektrischen Schicht großer Brechkraft und ein Metall zur Erzeugung einer Metallschicht über einen Zeitraum kontinuierlich aufgetragen, um auf der Oberfläche des für sichtbares Licht durchlässigen Substrats 10 eine Beschichtung zu erzeugen, wobei die aufgetragene Stoffmenge jeweils für jede Komponente derart unabhängig gesteuert wird, daß eine transparente, dielektrische Schicht 12 großer Brechkraft, eine

metallische Schicht 14 und eine transparente, dielektrische Schicht 16 großer Brechkraft auf der Oberfläche des Substrats 10 auflamelliert werden, wobei der Zusammensetzungsgradient im Bereich der Grenzflächen zwischen diesen Schichten sich allmählich und kontinuierlich ändert.

Weil die Wärmewellen-Äbschirmlamellierung durch Beschichten des Substrats mit transparenten, dielektrischen Schichten großer Brechkraft und einer metallischen Schicht derart erfolgt, daß die aufgetragene.Menge des diese Schichten bildenden Stoffes zeitlich gesteuert wird, kann die Beschichtung ausgeführt werden, ohne daß die Herstellung nach der Vollendung einer Schicht unterbrochen werden muß, so daß eine Beeinträchtigung der äußeren Oberfläche der jeweiligen Schicht während des Herstellungsverfahrens durch

Absorption von Verunreinigungen oder Wasserdampf oder Gas vermieden wird, welche bei einer Unterbrechung zu verzeichnen wäre. Deshalb tritt an den "Grenzflächen" keine Absorption von Verunreinigungen auf und es sind auch keine Störungen an den "Grenzflächen" zu verzeichnen, so daß die Wärmewellen-Abschirmlamellierung eine wesentlich verbesserte Haltbarkeit aufweist.

Darüber hinaus weist die auf die beschriebene Weise erzeugte Wärmewellen-Abschirmlamellierung eine sehr gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf, welche vergleichbar ist derjenigen einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlame 11 ie rung, sowie auch gute Dämmeigenschaften hinsichtlich Wärmewellen und eine gute elektrische Leitfähigkeit.

Nachfolgend sind einige Beispiele für besondere Ausführungen der Erfindung beschrieben.

BEISPIEL 1

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach diesem Ausführungsbeispiel hat die in Fig. 3 gezeigte Struktur und verwendet TiO ~ als Material für die transparenten, dielektrischen Schichten 12 und 16 mit großer Brechkraft und Ag für die metallische Schicht 14. Die Zusammensetzung sver teilung der Beschichtung ist in Fig. 4 gezeigt„ Die transparenten dielektrischen Schichten 12 und 16 weisen jeweils O Mol % Ag» etwa 33 Mol % Ti und 67 Mol % O auf, während der mittlere Bereich der metallischen Schicht etwa 90 Mol % Ag, etwa 3 Mol % Ti und etwa 7 Mol % O aufweist. Andererseits enthält die Lamellierung insgesamt etwa 1,5 χ 10 ~⁷ Mol/cm² Ag, etwa 3,7 χ 10 ~⁷ Mol/cm² Ti und etwa 7,5 χ 10 Mol/cm² O. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, ändert sich die molare Konzentration des Ag, des Ti und des O im Bereich der Grenzschichten zwischen der metallischen Schicht 14 und den benachbarten transparenten dielektrischen Schichten 12 und 16 allmählich und kontinuierlich. Da TiO- als Material für die dielektrische Schicht bei diesem Ausführungsbeispiel Verwendung findet, ist die molare Konzentration von 0 etwa an allen Punkten doppelt so groß wie die des Ti.

Aus den in Fig. 5 gezeigten spektralen Eigenschaften dieser Wärmewellen-Abschirmlamellierung ist ersichtlich, daß die Lamellierung eine gute Durchlässigkeit bezüglich sichtbaren Lichtes aufweist, wobei die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 500 nm 6 2 % beträgt. Diese Abschirmlame11ierung hat bezüglich des durchgelassenen Lichtes einen geringen Blaustich und reflektiert das Licht leicht violett. Es kann aber für Autofenster problemlos eingesetzt werden und bewirkt ein vorteilhaftes Aussehen des Fahrzeuges ohne jegliche Nachteile bezüglich Reflexion oder Durchlässigkeit.

Zwar ist die Durchlässigkeit für sichtbares Licht bei diesem Ausführungsbeispiel etwas geringer als diejenige bei einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierung (Fig. 2), doch ist eine solch geringfügig geringere Durchlässigkeit bei praktisch allen Anwendungsfällen ohne Nachteil. Im Gegenteil, durch die Absorbtion eines Teiles des sichtbaren Lichtes bewirkt die Wärmewellen-Abschirmlamellierung eine sogar bessere Abschirmung der Wärmewellen.

Weiterhin ist der in Fig. 5 gezeigten Darstellung der spektralen Eigenschaften zu entnehmen, daß dieses Ausführungsbeispiel einer Wärmewellen-Abschirmlamellierung eine gute Dämmwirkung hinsichtlich Wärmewellen aufweist; bei einer Wellenlänge von 1.000 nm beträgt die Durchlässigkeit 43 % und der Reflexionsgrad 24 %. Die Werte bei 1.000 nm sind also etwa gleich oder geringfügig besser als die in Fig. 2 für eine herkömmliche Wärmewellen-Abschirmlamellierung gezeigten Daten» Während bei herkömmlichen Abschirmlamellierungen die Wärmewellen-Dämmung im wesentlichen auf Reflexion beruht, hat die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach der Erfindung darüber hinaus den Vorteil, daß die Dämmung nicht nur aufgrund der Reflexion erfolgt, sondern auch zu einem beträchtlichen Maße durch Absorbtion erfolgt. Diese Fähigkeit der Wärmewellen-Abschirmlamellierungen zur Lichtabsorbtion beruht vermutlich auf Oxidation des Ag und einem Anwachsen des Sauerstoffmangels beim TiO₉₀

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung hat den Nachteil,, daß aufgrund der Absorbtion bei der Abschirmung der Wärmewellen die Temperatur der Äbschirmlamellierung und des Substrats ansteigt, wodurch wiederum Wärme in das Innere des Automobils, des Gehäuses etc» gestrahlt wird. Andererseits wird aber eine derart eingesetzt Wärmewellen-Abschirmlamellierung durch den Wind abgekühlt, so daß diese Art der Rückstrahlung

(in das Innere des Automobils bzw. Gebäudes etc.) geringe Probleme verursacht. Ein größeres Problem bei Wärmewellen-Abschirmlamellierungen besteht vielmehr darin, daß bei sehr großflächigen Fenstern eine sogenannte "Wärmewellen-Störung" auftreten kann, welche durch Wärmewellen-Abschirmlamellierungen bedingt ist, die überwiegend auf Reflexion beruhen. Deshalb ist es günstiger, Wärmewellen-Abschirmlamellierungen vorzusehen, die nicht ausschließlich auf Reflexion, sondern auch auf einer angemessenen Mischung aus Reflexion und Absorbtion beruhen , um die gewünschten Dämmeigenschaften gegenüber Wärmewellen zu erzielen. Diesbezüglich ist die erfindungsgemäße Wärmewellen-Abschirmlamellierung herkömmlichen Lamellierungen überlegen.

Eine andere Eigenschaft der Wärmewellen-Abschirmlamellierung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in der sehr guten elektrischen Leitfähigkeit der metallischen Schicht 14 zu sehen. Der spezifische Widerstand dieser Wärmewellen-Abschirmlamellierung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 9,8 Ohm/cm², was bedeutet, daß die Leitfähigkeit etwas schlechter ist als die einer herkömmlichen Abschirmlamellierung gemäß Fig. 2. Andererseits sind diese Werte durchaus geeignet, die Lamellierung als eine Anti-Beschlag-Heizung einzusetzen, als Abschirmung gegen Radiowellen, als Antenne, als Elektrode für eine Anzeigevorrichtung (Display), oder auch als antistatische elektrische Beschichtung etc.

Darüber hinaus weist die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach diesem Ausführungsbeispiel erheblich verbesserte Eigenschaften hinsichtlich eines möglichen Zerkratzens im Vergleich zu herkömmlichen Abschirmlamellierungen auf. Bei der Prüfung der Wärmewellen-Abschirmlamellierungen durch Reiben mit Sand wurde ermittelt, daß der Widerstand sich verdoppel-

te bei im Mittel 4,2 Abreibungen und auf 100 kOhm oder mehr anstieg, wenn im Mittel 5,3 Abreibungen vorgenommen wurden. Somit ist also die Widerstandsfähigkeit dieser Lamellierung gegen Verkratzung mindestens um 15 % gegenüber herkömmlichen Lamellierungen verbessert»

Wurde weiterhin die Wärmewellen-Abschirmlamellierung gemäß diesem Ausführungsbeispiel 24 Stunden in einer 300° C heißen Luftatmosphäre belassen, so wurde gefunden, daß sich der Halbwerts-Bereich der Ag-Konzentrationsverteilung der metallischen Schicht 14 um 4 % erhöht hat. Diese Dispersion des Ag ist geringer als bei einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierung und bestätigt ihre erhöhte Haltbarkeit.

Zur Herstellung dieses Ausführungsbeispieles einer Wärme-Abschirmlamellierung wurde eine Sputter-Methode mit mehreren Quellen (Zerstäubungsmethode) im Magnetron-Verfahren eingesetzt. Im einzelnen wurde ein TiO₂ -Target in einer Argon-Atmosphäre mit 10 % Sauerstoff und einem Gesamtdruck von 3,0 χ 10 Torr angeordnet und zunächst RF-zerstäubt bei etwa 13,56 MHz, 500 W und etwa 10 Min. Betriebszeit, um die Target-Oberfläche zu stabilisieren« Sodann wurden bei 3,0 χ 10~ Torr Ag, Ti und O gleichzeitig auf der Oberfläche des Substrats 10 abgelagert, welche zuvor gründlich chemisch und durch RF-Säuberung gereinigt wurde, während gleichzeitig und unabhängig eine RF-Zerstäubungsanlage für das TiO₂~Target und ein Gleichstrom-Zerstäuber für das Ag-Target gesteuert wurden. Innerhalb jeder der Schichten 12, 14 und 16 wurde die Auftragungsgeschwindigkeit des Ag, des Ti und O derart gesteuert, daß die Zerstäubungs-Leistung oder der Zerstäubungs-Strom entweder von Hand oder automatisch durch eine Rechenanlage eingestellt wurden. Eine Vorrichtung zum Vermessen der Schichtstärke wurde ebenfalls eingesetzt, falls erforderlich. Bei diesem Ausführungsbei-

spiel· war die Zerstäubungs-Leistung für das TiO₉ auf 500 W festgelegt und die Beschichtung wurde ausgeführt während der Ag-Zerstäubungsstrom zwischen O und 0,4 A gesteuert wurde, wobei die öffnung einer Blende zwischen der voil· geöffneten Position und der vo^ständig geschiossenen Position variiert wurde.

BEISPIEL 2

Ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel wird bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel· ebenfa^s TiO- ais Material· für die transparente, dieiektrische Schicht großer Brechkraft und Ag für den meta^ischen Fiim verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel· unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß gemäß Fig. 6 die Änderung der Konzentration des Ag, des Ti und des 0 noch a^mal^icher erfol·gt al·s beim ersten Ausführungsbeispiel·, wobei der Haib-Wert der Ag-Konzentration an den "Grenzfiächen" der meta^ischen Schicht größer gewähit ist ais beim ersten Ausführungsbeispiel·.

Darüber hinaus ist diese Wärmewel·l·en-Abschirml·amel·l·ierung so ausgel·egt ,daß die Konzentrationsgradienten des Ag, des Ti und des O nur im Mitteipunkt R der meta^ischen Schicht 14 gieich Nuil· werden, wobei am Mitteipunkt R die Ag-Konzentration etwa 70 Mol· %, die Ti-Konzentration etwa 10 Mol % und die O-Konzentration etwa 20 Mol· % beträgt. Weiterhin ist im Bereich gegenüberiiegender Endabschnitte A und D der transparenten dieiektrischen Schichten 12 und 16 die Ag-Konzentration etwa O Mol· %, während die Ti-Konzentration etwa 33 % Mol· % und die Sauerstoff-Konzentration etwa 67 Mol· % beträgt.

- -ί/ä ~

Die insgesamt bei dieser Wärmewellen-Abschirmlamellierung eingesetzten Mengen an Ag, Ti und O entsprechen etwa denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels«.

Die spektralen Eigenschaften dieses zweiten Ausführungsbeispiels der Wärmewellen-Abschirmlamellierung sind in Fig. 7 dargestellt.

Die Abschirmlamellierung weist eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf, wie der Tatsache zu entnehmen ist, daß die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 500 nm 53 % und bei einer Wellenlänge von 1.000 nm 37 % beträgt. Obwohl diese Durchlässigkeit etwas schlechter ist als bei einer herkömmlichen Lamellierung und als beim ersten Ausführungsbeispiel,, ist diese Änderung bezüglich praktischer Anwendungen bedeutungslos.

Wie weiterhin der in Fig. 7 gezeigten Verteilung der spektralen Eigenschaften zu entnehmen ist, hat diese Wärmewellen-Abschirmlamellierung extrem gute Dämm-Eigenschaften bezüglich Wärmewellen» Insbesondere weist sie bei einer Wellenlänge von 1.000 nm einen Reflexionsgrad von 45 % auf, was im wesentlichen denjenigen einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierung entspricht und wesentlich größer ist als der Reflexionsgrad von 24 % beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach diesem Ausführungs beispiel hat eine geringer blau-violette Durchlaßcharakteristik ι welche dem Beobachter einen kühlen und erfrischenden Eindruck vermittelt, aber die Sicht durch das Glas keineswegs beeinträchtigt. Im Gegenteil wirkt diese Farbtönung äußerst angenehm. Das durch diese Wärmewellen-Abschirmlamellierung reflektierte Licht hat einen schwachen rötlichen Schimmer, der jedoch keineswegs störend ist»

Angesichts der spektralen Eigenschaften dieses Ausführungsbeispieles einer Wärmewellen-Abschiritilamellierung ist zu erwarten„ daß sie weite Anwendungsbereiche findet, insbesondere für Schiebedächer von Automobilen und Dach-Fenster von Gebäuden.

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach diesem Ausführungsbeispiel hat weiterhin eine extrem gute elektrische Leitfähigkeit in der metallischen Schicht, welche einen spezifischen Widerstand von 141 Ohm/cm² aufweist. Obwohl diese Leitfähigkeit etwas schlechter ist als die einer herkömmlichen Wärmewellen-Abschirmlamellierung und auch als diejenige des ersten Ausführungsbeispiels, stehen einer Anwendung als Anti-Beschlag-Heizung, als Radiowellen-Abschirmung, als Antenne, als Elektrode für Anzeigeenrichtungen oder als antistatische elektrische Beschichtung keine Hindernisse entgegen.

Wesentlich ist, daß bei diesem Ausführungsbeispiel einer Wärmewellen-Abschirmlamellierung die Haltbarkeit gegenüber Abschürfungen und Abkratzungen wesentlich besser ist als sowohl diejenige einer herkömmlichen Lamellierung als auch diejenige des ersten Ausführungsbeispieles. Beim Test dieser Wärmewellen-Abschirmlamellierung durch Reiben mit Sand entsprechend dem oben erwähnten Verfahren wurde gefunden, daß sich der spezifische Widerstand bei im Mittel 15,6 Abreibungen verdoppelte und bei im Mittel 24,1 Abreibungen auf 100 KOhm anstieg. Aus diesen Daten ergibt sich, daß die Widerstandsfähigkeit gegen Verkratzung bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 4,2 bis 5,2 mal besser ist als bei herkömmlichen Abschirmlamellierungen und etwa 3,7 bis 4,6 mal besser als beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung dieses Ausführungsbeispiels ist weiterhin höchst wirkungsvoll hinsichtlich

der Veränderung einer Zerstäubung des Ag innerhalb der metallischen Schicht. Es wurde überhaupt keine Verbreiterung des Ag-Halbwertes auch dann gefunden, wenn die Lamellierung einer Hitzebehandlung ausgesetzt worden war. Somit versteht sich, daß diese Wärmewellen-Abschirmlamellierung eine sehr geringe Neigung aufweist, sich aufgrund thermischer oder chemischer Einwirkungen zu verändern, welche durch die Verteilung des Ag bedingt wären.

Die Wärmewellen-Abschirmlamellierung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel wurde nach dem gleichen Verfahren wie das erste Ausführungsbeispiel hergestellt. Allerdings wurde hier der Ab-Zerstäubungsstrom auf maximal etwa 0,1 A begrenzt.

Es versteht sich aus der vorstehenden Beschreibung, daß die Wärmewellen-Abschirmlamellierung nicht nur eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht, gute Dämmeigenschaften hinsichtlich Wärmewellen und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, sondern auch eine Haltbarkeit, dxe derjenigen herkömmlicher Abschirmlameliierungen weit überlegen ist.

Zwar ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel die Wärmewellen-Abschirmlamellierung durch eine Zerstäubungsmethode unter Einsatz mehrerer Wellen hergestellt worden, cloch versteht sich, daß auch andere Verfahren einsetzbar sind, soweit eben die Auftragungsraten für die einzelnen chemischen Komponenten (Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsmenge) einzeln und unabhängig voneinander steuerbar sind. Beispielsweise ist es möglich, anstelle der Verdampfungsmethode mit mehreren Quellen auch Widerstandsheizungen oder Elektronenstrahlheizung einzusetzen, sowie Ionen-Implantation mit mehreren Quellen, Ionenstrahl-Zerstäubungsverfahren mit mehreren Targets (unter Einsatz einer Vielzahl von Ionenquelle^ oder durch Ablenkung eines einzigen Ionenstrahls aus einer

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einzigen Ionenquelle), chemische Aufdampfung oder das Verfahren der chemischen Absetzung aus einer Flüssigkeit.

Bei beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein Oxid-Target (TiO₃) als Quelle für die Sauerstoffatome für das TiO₂ eingesetzt. Anstelle dieses Verfahrens kann aber auch ein Metall-Target (Ti) Verwendung finden, wobei Sauerstoff in das Zerstäubungsgas (Argon) eingemischt wird, um das reaktive Sputter-Verfahren durchzuführen. Diese Einfügung des reaktiven Gases, wie beispielsweise Sauerstoff, kann nicht nur bei dem Zerstäubungsverfahren„ sondern auch bei dem Aufdampfverfahren und den anderen Verfahren eingesetzt werden.

Darüber hinaus ist es beim Zerstäuben mit mehreren Quellen, beim Aufdampfen mit mehreren Quellen etc. leicht die Bildung einer Legierung, einer Ablagerung oder einer festen Lösung zu erkennen und in diesem Falle wäre es möglich, die Undefinierten Abmessungen der Stärke zu steuern.

Zwar sind bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die die Wärmewellen-Abschirmlamellierung bildenden Stoffe derart beschrieben, daß sie entlang einem Schnitt durch die Lamellierung eine symmetrische Konzentrationsverteilung aufweisen, doch ist die Erfindung nicht auf diesen Sonderfall beschränkt und die Stoffe können auch eine asymmetrische Konzentrationsverteilung im Querschnitt durch die Lamellierung aufweisen. Beispielsweise kann die Konzentration des Ag, welches als Ausgangsmaterial für die metallische Schicht Verwendung findet, in der Nähe des Substrates größer gewählt werden und die Konzentration des Ti und O, welches als Material für die transparente, dielektrische Schicht eingesetzt wird, kann in der Nähe der freien äusseren Oberfläche der Lamellierung größer gewählt werden. Zwar weisen diese Anordnungen nicht die vorteilhaften Wir-

kungen der Erfindung in dem Maße auf, wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele, doch erreichen sie diese doch zu einem gewissen Grad.

Um die Haltbarkeit der freiliegenden äußeren Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmlamellierung zu verbessern, ist es möglich, eine Schutzschicht auf der Oberfläche vorzusehen. Beispielsweise kann die Schutzschicht aus einer inorganischen Substanz, wie beispielsweise SiO₂» oder einer organischen Substanz, wie beispielsweise Kunststoff, bestehen.

Weiterhin ist es möglich, die Wärmewellen-Abschirmlamellierung mit einem durchsichtigen, thermoplastischen Film zu überziehen, beispielsweise Polybutylal, und sodann eine durchsichtige Glasplatte auf diese Schicht mittels Druck und Hitze aufzubringen, um eine vielschichte Glasanordnung zu erzeugen (Sicherheitsglas)„

Um die Haftung zwischen der Wärmewellen-Abschirmlamellierung und dem Substrat, auf welchem sie ausgebildet ist, zu verbessern, ist es möglich, eine Schicht zwischen der Lamellierung und dem Substrat vorzusehen. Zwar wurde bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen Ag als Ausgangsmaterial für die Metallschicht der Wärmewellen-Abschirmlamellierung vorgesehen, doch kann auch anstelle des Ag ein anderes Metall Verwendung finden, wie beispielsweise Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Titan, Indium oder Aluminium bzw. Legierungen derselben. Hierbei ist anzumerken, daß die Verwendung reinen Silbers häufig insofern von Vorteil ist, als gute optische Eigenschaften erzielt werden, doch kann die Hinzufügung geringer Mengen eines anderen Metalls bewirken, daß eine Verbesserung der Haltbarkeit zu erwarten ist. Als die Haltbarkeit verbessernde Metalle sind insbesondere Gold, Kupfer und Titan zu er-

wähnen. Diese Metalle und ihre Legierungen, Oxide ,Cermete ( z.ß. TiO ) und ihre komplexen Oxide (z.B. Ag,

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TiO₄) haben die Wirkung, daß die Bindungskräfte zwischen dem Metall und dem Oxid gestärkt werden, während die Dispersion des Ag unterdrückt wird, so daß sowohl die Haltbarkeit als auch die Dämmwirkung hinsichtlich Wärmewellen verbessert wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde als Material zur Erzeugung der transparenten, dielektrischen Schicht TiO₂ verwendet. Es kann jedoch auch anderes Material Verwendung finden, das für sichtbares Licht durchlässig ist und eine hohe Brechkraft aufweist. Beispielsweise können Titan-, Zirkon-, Cer- , Hafnium-, Zinn-, Yttirum-, Indium-, Wismuth-, Tantal-, Niob-, Vanadium-, Antimon-, Wolfram-, Molybdän-, Zink-, Blei-, Eisen-, Nikkei-, Kobalt-, Chrom-, und Cadmiumoxide, -sulfide und -nitride Verwendung finden sowie zusammengesetzte Verbindungen (z.B. Sr Ti O₃, Li Nb O₃, Li Ta O₃), feste Lösungen oder Glas (z.B. TiO₂-SiO₂-Systeme, Si₃ N₄- Fe F₄-Syste- me), welche diese MetaIl-Elemente enthalten.

Weiterhin sind die Schichten 12, 14 und 16 der Wärmewellen-Abschirmlamellierungen extrem dünn, wobei die Absorbtion sichtbaren Lichtes keine Probleme verursacht. Dementsprechend ist es möglich, die Absorbtion sichtbaren Lichtes vorteilhaft einzusetzen, um der Lamellierung eine leicht färbende Wirkung zu geben.

L e e" r s e i t θ

Claims

Patentansprüche

1. Für sichtbares Licht durchlässige Wärmewellen-Abschirmlamellierung, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eine durchlässige, dielektrische Schicht (12, 16) großer Brechungszahl und zumindest eine Infrarotstrahlen reflektierende Schicht (14) , welche hauptsächlich aus Metall besteht, auf ein für sichtbares Licht durchlässiges Substrat (10) lamelliert sind, wobei sich die stoffliche Zusammensetzung im Bereich der Übergangsflächen zwischen den einzelnen Schichten allmählich und kontinuierlich ändert, um eine Lamellierung zu bilden, welche. insgesamt als eine einzige Schicht mit nicht homogener Zusammensetzung anzusehen ist.

2. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß die durchlässige, dielektrische Schicht (12) mit großer Brechungszahl, die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht (14) und die durchlässige, dielektrische Schicht (16) mit grosser Brechungszahl nacheinander auf das für sichtbares Licht durchlässige Substrat (10) auflamelliert sind,

3. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die transparente, dielektrische Schicht (12 bzw. 16) aus einem Stoff gebildet wird, welcher aus nachfolgender Stoffgruppe ausgewählt ist:

(1) Titan-, Zirkon-, Cer- , Hafnium-, Zinn-, Yttrium-, Indium-, Wismuth-, Tantal-, Niob-, Vanadium-, Antimon-, Wolfram-, Molybdän-, Zink-, Blei-, Eisen-, Nickel-, Kobalt-, Chrom-, oder Cadmium oxid ., -sulfid, oder -nitrid; und

(2) einer zusammengesetzten Verbindung, einer festen Lösung oder einem Glas, welches bzw. welche eines der

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genannten Oxide, Sulfide oder Nitride der genannten Elemente enthält.

ο Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht (14) hauptsächlich aus einem Stoff gebildet ist, der aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Silber, Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Titan, Indium, Aluminium oder einer Legierung daraus.

5. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht (14) ein transparentes, dielektrisches Material mit großer Brechungszahl enthält, wobei sich die Stoffzusammensetzung über die Schichtdicke in vorbestimmter Weise ändert.

6. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellierung auf der Fensterscheibe eines Automobils ausgebildet ist.

7„ Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Lamellierung auf der Fensterscheibe eines Automobils ausgebildet ist und als Anti-Beschlag-Heizung Verwendung findet, indem ihre elektrischen Eigenschaften benutzt werden.

8. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin eine Schutzschicht auf der äußeren Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmlamellierung vorgesehen ist.

9. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine thermoplastische Schicht und eine durchsichtige Glasplatte über die Lamellierung gelegt und mit ihr durch Druck"unter Erwärmung verbunden sind.

10. Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Schicht zur Vergrösserung der Haft-Kräfte zwischen der Wärmewellen-Abschirmlamellierung (12, 14„ 16) und dem Substrat (10) zwischen der Lamellierung und dem Substrat vorgesehen ist.

ο Verfahren zum Herstellen einer für sichtbares Licht durchlässigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung, g e k e η n.-zeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen einer chemischen Verbindung zur Erzeugung einer transparenten, dielektrischen Schicht mit großem Brechungsindex und einer Metall-Verbindung zum Erzeugen einer Infrarotstrahlen reflektierenden Schicht; und Auftragung der genannten chemischen Verbindung und der genannten Metall-Verbindung in kontinuierlicher Weise derart, daß eine Lamellierung gebildet wird, die aus zumindest einer transparenten, dielektrischen Schicht mit großer Brechungszahl und zumindest einer Infrarotstrahlen reflektierenden Schicht auf der Oberfläche eines für sichtbares Licht durchlässigen Substrats ausgeformt ist, wobei die Menge des jeweils aufgetragenen Stoffes aus einer der Verbindungen unabhängig derart gesteuert wird, daß eine allmähliche und stetige Änderung der stofflichen Zusammensetzung im Bereich der Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten erfolgt.

12. Verfahren zum Herstellen einer für sichtbares Licht durchlässigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet „ daß die chemische Verbindung zur Erzeugung einer transparenten_r dielektrischen

Schicht mit großer Brechzahl gleichzeitig mit der Metall-Verbindung zur Erzeugung der Infrarotstrahler, reflektierenden Schicht aufgetragen wird, so daß die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht das dielektrische Material über ihre gesamte Stärke mit vorbestimmter Änderung der Zusammensetzung enthält.

13. Verfahren zum Herstellen einer für sichtbares Licht durchlässigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente, dielektrische Schicht mit großer Brechkraft und die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht mit einem Verfahren gebildet werden, welches aus der folgenden Gruppe von Verfahren ausgewählt ist: (Kathoden-) Zerstäubung, Aufdampfen, Ionen-Implantation, Ionen-Strahl-Zerstäubung, chemische Dampfbeschichtung und chemische Flüssigkeitsbeschichtung.

14. Verfahren zum Herstellen einer für sichtbares Licht durchlässigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet , daß die transparente, dielektrische Schicht mit großer Brechkraft aus einem Stoff gebildet ist, welcher aus folgender Gruppe ausgewählt ist:

(1) Titan-, Zirkon-, Cer- , Hafnium-, Zinn-, Yttrium-, Indium-, Wismuth-, Tantal-, Niob-, Vanadium-, Antimon-, Wolfram-, Molybdän-, Zink-, Blei-, Eisen-, Nickel-, Kobalt-, Chrom-, oder Cadmiumoxid , -sulfid, oder -nitrid; und

(2) einer zusammengesetzten Verbindung, einer festen Lösung oder einem Glas, welches bzw. welche eines der genannten Oxide, Sulfide oder Nitride der genannten Elemente enthält.

15. Verfahren zum Herstellen einer für sichtbares Licht durchlässigen Wärmewellen-Abschirmlamellierung nach einem der Ansprüche 11 - 14, dadurch gekennzeichnet _v

daß die Infrarotstrahlen reflektierende Schicht hauptsächlich aus einem Stoff gebildet ist, welcher aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Silber, Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Titan, Indium, Aluminium und einer Legierung daraus.