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Die Erfindung betrifft einen transparenten, mehrschichtigen
Gegenstand mit elektrischer Leitfähigkeit,
Reflexionsvermögen im Infraroten und mit Abschirmeffekt gegen
elektromagnetische Wellen.
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Bisher existierte in der Praxis die Vorgehensweise, eine
Schicht aus Indiumoxid oder Zinnoxid auf einem Substrat aus
Glas oder Kunststoff auszubilden und den Gegenstand als
transparentes, leitfähiges Substrat zu verwenden. Jedoch lag
der spezifische Widerstand einer transparenten, leitfähigen
Schicht dieses Typs auf dem Niveau von 5 · 10&supmin;&sup4; Ω·cm, wenn
sie bei Raumtemperatur hergestellt wurde, und um einen
Oberflächenwiderstand nicht über 10 Ω/sq. zu erhalten, war es im
allgemeinen erforderlich, eine Schichtdicke von mindestens
5000 Å zu haben. Ferner wies die transparente, leitfähige
Schicht dieses Typs einen Brechungsindex von etwa 2,0 auf,
und wenn sie auf einem Glassubstrat mit einem Brechungsindex
von z. B. 1,5 ausgebildet wurde, wies sie einen
Reflexionsgrad von bis zu etwa 25% auf, wodurch der Oberflächenglanz
stark war, was vom Gesichtspunkt der äußeren
Erscheinungsform her unerwünscht ist.
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Es wurde berichtet, daß der spezifische Widerstand einer
transparenten, leitfähigen Schicht dieses Typs auf ein
Niveau von 1 · 10&supmin;&sup4; Ω·cm verringert werden kann, wenn sie auf
einem Substrat hoher Temperatur abgeschieden wird. Jedoch
ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung her unerwünscht,
das Substrat zu beheizen, da dieser Vorgang die Kosten
erhöht.
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Es existieren zwei Arten von Gläsern, die im Infraroten
reflektieren. Der erste Typ ist eine sogenannte
Solarsteuerung, die in erster Linie zum Zweck des Verringerns der
Belastung für eine Luftkühlung verwendet wird, und der zweite
Typ ist ein sogenannter Wärmespiegel, der in erster Linie
zum Zweck des Verringerns der Belastung eines Heizvorgangs
verwendet wird. Die Minimaleigenschaften, die für den
zweiten Typ erforderlich sind, sind hohe Durchlässigkeit im
sichtbaren Bereich und ausreichend hohes Reflexionsvermögen
im Infrarotbereich. Wenn jedoch der Reflexionsgrad im nahen
Infrarotbereich erhöht werden kann, besteht auch Wirkung als
Solarsteuerung, was bevorzugt ist. Die folgenden drei
Beschichtungstypen waren für im Infraroten reflektierende
Gläser dieses Typs bekannt:
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(1) eine dünne Schicht aus einem Metall mit einer Dicke von
ungefähr 100 Å
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(2) eine dotierte, oxidische Halbleiterschicht
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(3) eine dreischichtige Bedeckung aus dielektrische Schicht/
Metallschicht/dielektrische Schicht.
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Speziell wird als Typ (1) eine dünne Schicht aus Au, Ag oder
Cu verwendet, und als Typ (2) wird eine Schicht aus SnO&sub2;
oder In&sub2;O&sub3; mit einer Dicke von mindestens 5000 Å verwendet.
Als Typ (3) ist in der Veröffentlichung Nr. 6315/1972 zu
einem japanischen geprüften Patent, in EP-A-31 278 und in
Glass Technology Vol. 21, 1980, S. 254-260 eine Struktur
offenbart, bei der eine Silberschicht zwischen
dielektrischen Schichten eingebettet ist.
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Unter diesen hat der Typ (1) den Nachteil, daß zum Erzielen
eines ausreichend hohen Reflexionsgrads im Infrarotbereich
die Metallschicht dick sein muß, wodurch die Durchlässigkeit
im sichtbaren Bereich gering ist. Typ (2) hat die Nachteile,
daß zum Erzielen eines ausreichend hohen Reflexionsvermögens
im Infrarotbereich die Dicke der Schicht mindestens 500 nm
(5000 Å) betragen muß, und daß der Reflexionsgrad im nahen
Infrarotbereich nicht verbessert werden kann.
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Dagegen ist der Typ (3) dahingehend von Vorteil, daß die
dielektrischen Schichten mit der zwischen sie eingefügten
Metallschicht als Reflexionsverhinderungsschicht dienen,
wodurch ein ausreichend hoher Reflexionsgrad im
Infrarotbereich und hohe Transmission im sichtbaren Bereich erzielt
werden können, mit einer Gesamtschichtdicke nicht über
100 nm (1000 Å), so daß dieser Typ in weitem Umfang
verwendet wird. Jedoch darf selbst bei diesem Typ die Dicke der
zwischengefügten Metallschicht nicht größer als 20 nm
(200 Å) sein, vorzugsweise nicht über 15 nm (150 Å), um
einen hohen Wert für die Durchlässigkeit im sichtbaren
Bereich zu erzielen, wodurch der Reflexionsgrad im
Infrarotbereich höchstens etwa 95% sein wird, so daß die Emittanz
etwa 5% beträgt. Ferner kann der Reflexionsgrad im nahen
Infrarotbereich nicht verbessert werden, und der
Reflexionsgrad für Sonnenenergie wird nicht höher als 25% sein.
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Um eine ausreichend hohe Transmission für sichtbare
Strahlung zu erzielen und um gleichzeitig den Reflexionsgrad für
sichtbare Strahlung auf den Wert üblichen transparenten
Glases einzustellen, wurde die Dicke der Silberschicht auf
einen Wert von etwa 120 Å begrenzt, wobei der
Oberflächenwiderstand etwa 12 Ω/sq. betrug. Dies, weil der spezifische
Widerstand von Silber in Form einer dünnen Schicht größer
ist als derjenige im Volumen. Ferner ist, wie dies
nachfolgend durch ein Vergleichsbeispiel dargelegt wird, das
spektrale Reflexionsvermögen im sichtbaren Bereich U-förmig, und
die Reflexionsfarbe ist auf eine Farbe violetter Art
beschränkt, wodurch eine Änderung der Farbe begrenzt ist, was
ein ernsthafter Nachteil hinsichtlich des Gesichtspunkts der
dekorativen Wirkung ist.
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Zusammengefaßt wiesen die herkömmlichen Techniken die
folgenden Nachteile auf:
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a) Um eine hohe Transmission im sichtbaren Bereich und
ausreichend
hohen Reflexionsgrad im Infrarotbereich zu
erzielen, ist Typ (3) der beste. Jedoch ist er noch unzulänglich.
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b) Die Reflexionsfarbe ist auf eine Farbe violetter Art
beschränkt.
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c) Der Anstieg des Reflexionsgrads im nahen Infrarotbereich
ist nicht scharf.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die obigen, den
herkömmlichen Techniken innewohnenden Nachteile zu überwinden und
einen transparenten, elektrisch leitfähigen, mehrschichtigen
Gegenstand anzugeben, mit ausreichend niedrigem
Oberflächenwiderstand, ausreichend hoher Transmission für sichtbare
Strahlung und einen Reflexionsgrad für sichtbare Strahlung
auf dem Niveau einer üblichen transparenten Glasscheibe.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, die oben
angegebenen, den herkömmlichen Techniken innewohnenden Nachteile zu
überwinden und einen neuartigen, transparenten, im
Infraroten reflektierenden, mehrschichtigen Gegenstand mit sehr
hohem Reflexionsgrad im Infrarotbereich und ausreichend
hoher Transmission im sichtbaren Bereich anzugeben, wobei
die Reflexionsfarbe ziemlich frei verändert werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen,
im Infraroten reflektierenden, mehrschichtigen Gegenstand
mit sehr hohem Reflexionsvermögen im Infrarotbereich und
ausreichend hoher Transmission im sichtbaren Bereich
anzugeben, wobei der Reflexionsgrad im nahen Infrarotbereich ein
scharfes Ansteigen zeigt.
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Die Erfindung schafft einen transparenten, mehrschichtigen
Gegenstand, wie er in Anspruch 1 definiert ist, mit einem
transparenten Substrat und einer Beschichtung aus einem
transparenten Oxid und Silberschichten, die abwechselnd mit
einer Gesamtzahl von (2n + 1) Schichten
(n ≥ 2)
übereinandergeschichtet sind, wobei die innerste und die äußerste
Schicht transparente Oxidschichten sind und einen
Oberflächenwiderstand von höchstens 10 Ω/sq. und einen
Transmissionsgrad für sichtbares Licht von mindestens 60%
aufweisen.
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Ferner schafft die Erfindung einen transparenten,
mehrschichtigen Gegenstand mit einem transparenten Substrat und
einer fünfschichtigen, transparenten Beschichtung aus einer
ersten, auf dem Substrat ausgebildeten ZnO-Schicht, einer
zweiten, auf der ersten Schicht ausgebildeten Ag-Schicht,
einer dritten, auf der zweiten Schicht ausgebildeten ZnO-
Schicht, einer vierten, auf der dritten Schicht
ausgebildeten Ag-Schicht und einer fünften, auf der vierten Schicht
ausgebildeten ZnO-Schicht, mit einem Transmissionsgrad für
sichtbare Strahlung von mindestens 60%, wobei die Dicke
jeder Ag-Schicht 6 bis 12 nm (60 bis 120 Å) ist.
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Ferner schafft die Erfindung einen transparenten,
mehrschichtigen Gegenstand mit einem transparenten Substrat und
einer fünfschichtigen Beschichtung aus einer ersten, auf dem
Substrat ausgebildeten, transparenten Oxidschicht, einer
zweiten, auf der ersten Schicht ausgebildeten Silberschicht,
einer dritten, auf der zweiten Schicht ausgebildeten,
transparenten Oxidschicht, einer vierten, auf der dritten Schicht
ausgebildeten Silberschicht und einer fünfter, auf der
vierten Schicht ausgebildeten, transparenten Oxidschicht,
mit einem Transmissionsgrad für sichtbare Strahlung von
mindestens 70%, wobei die Dicke jeder Silberschicht
höchtens 11 nm (110 Å) ist.
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In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
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Fig. 1 und 2 sind schematische Querschnitte typischer
Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei jede der
Bezugsziffern
1 und 10 ein transparentes Substrat, jede der
Bezugsziffern 2, 4, 6 und 11 transparente Oxidschichten und jede
der Ziffern 3, 5 und 12 eine Silberschicht bezeichnet.
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das die spektralen Eigenschaften
eines Beispiels 2 zeigt, wobei die Bezugsziffern 21 und 22
den spektralen Transmissionsgrad bzw. Reflexionsgrad für das
Beispiel 2 zeigen.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Spektraleigenschaften eines
Beispiels 6 zeigt, wobei Bezugsziffern 31 und 32 den
spektralen Transmissionsgrad bzw. Reflexionsgrad beim Beispiel 6
bezeichnen.
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das die spektralen Eigenschaften
von Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt, wobei Bezugsziffern
41 und 42 den spektralen Transmissionsgrad bzw.
Reflexionsgrad des Vergleichsbeispiels 1 bezeichnen, und die
Bezugsziffern 43 und 44 den spektralen Transmissionsgrad bzw.
Reflexionsgrad des Vergleichsbeispiels 2 bezeichnen.
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Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt des
Vergleichsbeispiels 1, wobei die Bezugsziffer 50 ein durchsichtiges
Substrat bezeichnet, jede der Ziffern 51 und 53 eine
transparente, dielektrische Schicht bezeichnet und die Ziffer 52
eine Silberschicht bezeichnet.
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Nun wird die Erfindung im einzelnen beschrieben.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen Teilquerschnitte erfindungsgemäßer
transparenter, mehrschichtiger Gegenstände. In Fig. 1
kennzeichnet die Bezugsziffer 1 ein transparentes Substrat, die
Ziffer 2 bezeichnet eine erste, transparente Oxidschicht,
die Ziffer 3 bezeichnet eine zweite Silberschicht, die
Ziffer 4 bezeichnet eine dritte, transparente Oxidschicht, die
Ziffer 5 bezeichnet eine vierte Silberschicht, und die
Ziffer 6 bezeichnet eine fünfte, transparente Oxidschicht. In
Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein transparentes
Substrat, die Ziffer 11 bezeichnet eine transparente
Oxidschicht und die Ziffer 12 bezeichnet eine Silberschicht.
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Bei der Erfindung kann das transparente Substrat eine Glas-
oder Kunststoffscheibe sein. Genauer gesagt, kann es
übliches Blatt- oder Floatglas sein, das aus farblosem,
transparentem oder gefärbtem, transparentem Natronkalk-Silikat-Glas
hergestellt wurde, abhängig von der gewünschten
Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung oder dem Farbton. Ferner kann
es ein Wärmestrahlung absorbierendes Glas mit verschiedenen
Farben wie Blau, Bronze oder Grün sein, oder es können
verschiedene andere Glasarten sein, zu denen
Aluminiumsilikatglas, Lithium-Aluminium-Silikatglas und Borsilikatglas
gehören.
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Für die transparente Oxidschicht bei der Erfindung kann ein
Material mit hohem Brechungsindex verwendet werden, z. B.
ein Material mit einem Brechungsindex innerhalb eines
Bereichs von 1,7 bis 2,5, wie ZnO, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;,
Ta&sub2;O&sub5; und deren Verbindungen. Unter diesen ist ZnO vom
Gesichtspunkt der Produktivität her am geeignetsten, da die
Schichtausbildungsgeschwindigkeit beim Sputtern hoch ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann
die Dicke jeder Schicht grob wie folgt angegeben sein,
obwohl sie sich abhängig vom zu verwendenden Material ändern
kann.
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Genauer gesagt, weisen die innerste und die äußerste
transparente Oxidschicht (d. h. die erste und fünfte Schicht im
Fall einer fünfschichtigen Beschichtung und die erste und
siebte Schicht im Fall einer siebenschichtigen Beschichtung)
eine Dicke von 20 bis 60 nm (200 bis 600 Å) auf, und andere
transparente Oxidschichten (d. h. die dritte Schicht im Fall
der fünfschichtigen Beschichtung und die dritte und fünfte
Schicht im Fall der siebenschichtigen Beschichtung) weisen
eine Dicke von 40 bis 120 nm (400 bis 1200 Å) auf. Jede
Silberschicht weist eine Dicke von 6 bis 12 nm (60 bis 120 Å)
auf. Diese Dickenbereiche sind so eingestellt, um
ausreichende Transmission für sichtbare Strahlung zu erhalten.
Wenn die Schichtdicken von diesen Bereichen abweichen, ist
die Antireflexionsbedingung verletzt oder das
Transmissionsvermögen für sichtbare Strahlung ist gering.
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Die Dicke der Silberschicht wird geeignet innerhalb des oben
angegebenen Bereichs von 6 bis 12 nm (60 bis 120 Å) abhängig
von den erforderlichen Eigenschaften eingestellt. Um z. B.
elektrische Leitfähigkeit mit besonders geringem Widerstand
zu erhalten, z B. um einen Oberflächenwiderstand von nicht
mehr als 6 Ω/sq. zu erzielen, sollte die Silberschicht
vorzugsweise dick sein, z. B. innerhalb eines Bereichs von 11
bis 12 nm (110 bis 120 Å)
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Ferner sollte die Silberschicht vorzugsweise dick sein, um
für einen scharfen Anstieg des Reflexionsgrads im nahen
Infrarotbereich zu sorgen. Jedoch bestehen dann Nebeneffekte
wie der, daß die Transmission im sichtbaren Bereich zu
geringen Werten neigt, der Bereich für geringe Reflexion dazu
neigt, eng zu sein, und die Änderung für die Reflexionsfarbe
durch Steuerung der Schichtdicke ziemlich begrenzt ist.
Andererseits sollte die Silberschicht vom Gesichtspunkt einer
Erhöhung des Transmissionsvermögens und des Freiheitsgrades
bei der Wahl der Reflexionsfarbe dünn sein. Dann neigt
jedoch der Anstieg des Reflexionsgrades im nahen
Infrarotbereich dazu, verschwommen zu sein, und es nimmt auch der
Reflexionsgrad im Infrarotbereich ab. Ferner kann, wenn die
Silberschichtdicke zu gering ist, Silber eine Inselstruktur
bilden, wodurch die gewünschten Eigenschaften nicht erzielt
werden. Aus diesen Gründen sollte die Silberschicht
vorzugsweise eine Dicke von 6 bis 11 nm (60 bis 110 Å), bevorzugter
von 8 bis 11 nm (80 bis 110 Å) haben, um hohes
Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich und einen breiten
Bereich für die Auswahl der Reflexionsfarbe zu erzielen.
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Die erfindungsgemäße mehrschichtige Beschichtung kann leicht
durch Aufdampfung im Vakuum, Sputtern oder Ionenplattieren
ausgebildet werden. Jedoch besteht für das Verfahren zum
Ausbilden der Beschichtung keine Beschränkung auf solche
Verfahren und andere Techniken, wie ein Tauchverfahren oder
ein Sprühverfahren können auch verwendet werden.
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Zum Zweck des Verbesserns der Anhaftung oder der
Beständigkeit der Schichten der Beschichtung kann eine
Zwischenschicht mit einer Dicke, die die optischen Eigenschaften
nicht wesentlich beeinflußt, an der Grenzfläche zum Substrat
oder an der Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten oder
an der Grenzfläche zu Luft eingefügt werden.
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Was die transparenten Oxidschichten bei der Erfindung
betrifft, ist es vom Gesichtspunkt der Herstellung her
bevorzugt, daß alle transparenten Oxidschichten aus demselben
Material bestehen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine
solche Ausführungsform beschränkt, vielmehr können die
jeweiligen Schichten aus verschiedenen Materialien bestehen.
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Beim erfindungsgemäßen transparenten, mehrschichtigen
Gegenstand dienen Silberschichten mit geraden Nummern, wie die
zweite und vierte Schicht, als leitfähige Schichten. Der
spezifische Widerstand einer Silberschicht ist um mindestens
eine Größenordnung kleiner als derjenige einer
Indiumoxidschicht oder einer Zinnoxidschicht, und dadurch ist es
möglich, einen Oberflächenwiderstand nicht über 10 Ω/sq.,
insbesondere nicht über 6 Ω/sq., zu erzielen, mit einer
Gesamtschichtdicke von etwa 200 nm (2000 Å).
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Ferner dienen die Silberschichten mit geraden Nummern dazu,
den Reflexionsgrad im Infrarotbereich zu erhöhen.
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Beim erfindungsgemäßen transparenten, mehrschichtigen
Gegenstand dienen die transparenten Oxidschichten mit den
ungeraden Nummern, wie die erste, dritte und fünfte Schicht, als
Schichten zum Verhindern von Reflexion im sichtbaren Bereich
an den Silberschichten, und sie dienen dazu, das
Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich zu erhöhen, und
gleichzeitig verringern sie den Reflexionsgrad für sichtbare
Strahlung, so daß sie als transparente, leitfähige Schichten
oder als im Infraroten reflektierende Schichten arbeiten,
wobei das Transmissionsvermögen für sichtbare Strahlung
insgesamt mindestens 60%, insbesondere mindestens 70%,
beträgt.
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Mit der Erfindung ist es möglich, die Reflexionsfarbe
relativ frei zu wählen, während ein hoher Transmissionsgrad im
sichtbaren Bereich und ein hoher Reflexionsgrad im nahen
Infrarot- bis zum Infrarotbereich aufrechterhalten wird, und
zwar durch Einstellen der schichtdicken der jeweiligen
Schichten innerhalb geeigneter Bereiche.
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Nun wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele
detaillierter beschrieben. Jedoch ist zu beachten, daß die
Erfindung auf keine Weise auf solche spezielle Beispiele
beschränkt ist.
BEISPIEL 1
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Ein Glassubstrat wurde in eine Vakuumkammer gesetzt, und
35 dieselbe wurde auf 1,33 · 10&supmin;&sup6; mbar (1 · 10&supmin;&sup6; Torr)
evakuiert.
Danach wurde Sauerstoffgas eingeleitet, und der Druck
wurde auf 2,26 · 10&supmin;³ mbar (1,7 · 10&supmin;³ Torr) eingestellt.
Danach wurde ein Zinktarget einem Sputtervorgang durch ein
Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um auf dem Substrat bei
Raumtemperatur eine ZnO-Schicht mit etwa 40 nm (400 Å) als
erste Schicht auszubilden. Danach wurde das eingeleitete Gas
auf Argon umgewechselt, und der Druck wurde auf 1,73 ·
10&supmin;³ mbar (1,3 · 10&supmin;³ Torr) eingestellt, woraufhin ein
Silbertarget einem Sputtervorgang durch ein
Hochfrequenzmagnetron unterzogen wurde, um eine Ag-Schicht von etwa 12 nm
(120 Å) als zweite Schicht zu bilden. Danach wurde ein
dritte Schicht aus ZnO unter denselben Bedingungen wie für die
erste Schicht mit einer Dicke von etwa 80 nm (800 Å)
hergestellt. Danach wurde eine vierte Schicht aus Ag unter
denselben Bedingungen wie für die zweite Schicht mit einer
Dicke von etwa 12 nm (120 Å) hergestellt. Danach wurde eine
fünfte Schicht aus ZnO unter denselben Bedingungen wie für
die erste Schicht mit einer Dicke von etwa 40 nm (400 Å)
hergestellt. Die Gesamtdicke der Beschichtung betrug etwa
184 nm (1840 Å).
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Der Oberflächenwiderstand der so erhaltenen Probe wurde
durch ein Vierpunktsondenverfahren gemessen und zu 4,2 Ω/sq.
festgestellt.
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Diese Probe wies ein Transmissionsvermögen für sichtbare
Strahlung von 77,5% und einen Reflexionsgrad für sichtbare
Strahlung von 7,6% auf.
BEISPIEL 2
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Ein Glassubstrat wurde in eine Vakuumkammer gesetzt und die
Kammer wurde auf 1,33 · 10&supmin;&sup6; mbar (1 · 10&supmin;&sup6; Torr) evakuiert.
Danach wurde Sauerstoffgas eingeleitet und der Druck wurde
auf 2,26 · 10&supmin;³ mbar (1,7 · 10&supmin;³ Torr) eingestellt. Danach
wurde ein Zinktarget einem Sputtervorgang mit einem
Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um auf dem Substrat eine ZnO-
Schicht als erste Schicht auszubilden. Die Dicke der ersten
Schicht betrug etwa 40 nm (400 Å). Danach wurde ein
Silbertarget in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 1,86 ·
10&supmin;³ mbar (1,4 · 10 &supmin;³ Torr) einem Sputtervorgang mit einem
Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um eine Ag-Schicht als
zweite Schicht zu bilden. Die Dicke der zweiten Schicht
betrug etwa 10 nm (100 Å). Danach wurde eine dritte Schicht
aus ZnO unter denselben Bedingungen wie für die erste
Schicht mit etwa 80 nm (800 Å) ausgebildet. Danach wurde
eine vierte Schicht aus Ag unter denselben Bedingungen wie
für die zweite Schicht mit einer Dicke von etwa 10 nm
(100 Å) ausgebildet. Danach wurde eine fünfte Schicht aus
ZnO unter denselben Bedingungen wie für die erste Schicht
mit einer Dicke von etwa 40 nm (400 Å) ausgebildet.
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Der Oberflächenwiderstand der so erhaltenen Probe wurde
durch ein Vierpunktsondenverfahren gemessen und zu 5,5 Ω/sq.
festgestellt.
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Das spektrale Transmissionsvermögen und der spektrale
Reflexionsgrad der so erhaltenen Probe Nr. 2 sind in Fig. 3
unter 21 bzw. 22 dargestellt. Fig. 3 zeigt ein hohes
Transmissionsvermögen im sichtbaren Bereich, einen scharfen
Anstieg der Reflexion im nahen Infrarotbereich und ein
Vorliegen des Reflexionsmaximums in der Mitte des sichtbaren
Bereichs. Die Reflexionsfarbe war grün. Der Reflexionsgrad bei
der Wellenlänge 10 um betrug 95%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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Transmission für sichtbare Strahlung TV: 80,2%
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Transmission für Sonnenenergie TE: 47,2%
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Reflexionsgrad für sichtbare Strahlung RV: 6,0%
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Reflexionsgrad für Sonnenenergie RE: 33,9%
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Reflexionsgrad bei der Wellenlänge 10 um R (10 u): 95%
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Reflexionsfarbe: Grün
BEISPIEL 3
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Eine fünfschichtige Beschichtung wurde unter denselben
Bedingungen wie beim Beispiel 2 auf einem Glassubstrat
ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Dicke der dritten Schicht
auf etwa 65 nm (650 Å) geändert wurde. Der
Oberflächenwiderstand stellte sich zu 5,5 Ω/sq. heraus. Die Spektralkurven
für die so erhaltene Probe Nr. 3 zeigten hohe Transmission
im sichtbaren Bereich und einen scharfen Anstieg des
Reflexionsgrads im nahen Infrarotbereich sowie
Reflexionseigenschaften mit höherer Reflexion auf der Seite größerer
Wellenlänge im sichtbaren Bereich. Die Reflexionsfarbe war
Bronze. Der Reflexionsgrad bei der Wellenlänge 10 um betrug
95%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 76,9%
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TE: 44,0%
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RV: 8,8%
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RE: 38,8%
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R (10 u): 95%
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Reflexionsfarbe: bronze
BEISPIEL 4
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Eine fünfschichtige Beschichtung wurde unter denselben
Bedingungen wie beim Beispiel auf einem Glassubstrat
ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Dicke der dritten Schicht auf
etwa 95 nm (950 Å) geändert wurden. Der
Oberflächenwiderstand stellte sich zu 5,4 Ω/sq. heraus. Die Spektralkurven
der so erhaltenen Probe Nr. 4 zeigten hohe Transmission im
sichtbaren Bereich und ein scharf es Ansteigen des
Reflexionsgrads
im nahen Infrarotbereich und
Reflexionseigenschaften mit höherer Reflexion auf der Seite kürzerer
Wellenlängen im sichtbaren Bereich. Die Reflexionsfarbe war
blaugrün. Der Reflexionsgrad bei der Wellenlänge 10 um
betrug 95%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 78,7%
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TE: 45,4%
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RV: 8,1%
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RE: 31,9%
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R (10 u): 95%
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Reflexionsfarbe: blaugrün
BEISPIEL 6 (Bezug)
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Ein Glassubstrat wurde in eine Vakuumkammer gesetzt und die
Kammer wurde auf 1,33 · 10&supmin;&sup6; mbar (1 · 10&supmin;&sup6; Torr) evakuiert.
Dann wurde Sauerstoffgas eingeleitet und der Druck wurde auf
2,26 · 10&supmin;³ mbar (1,7 · 10&supmin;³ Torr) eingestellt. Dann wurde
ein Zinktarget einem Sputtervorgang mit einem
Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um auf dem Substrat eine ZnO-Schicht
als erste Schicht auszubilden. Die Dicke der ersten Schicht
betrug etwa 40 nm (400 Å). Dann wurde in einer
Argonatmosphäre unter einem Druck von 1,86 · 10&supmin;³ mbar (1,4 · 10&supmin;³
Torr) ein Silbertarget einem Sputtervorgang mit einem
Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um eine Ag-Schicht als zweite
Schicht auszubilden. Die Dicke der zweiten Schicht betrug
etwa 14 nm (140 Å). Dann wurde eine dritte Schicht aus ZnO
unter denselben Bedingungen wie für die erste Schicht mit
einer Dicke von etwa 80 nm (800 Å) hergestellt. Dann wurde
eine vierte Schicht aus Ag unter denselben Bedingungen wie
für die zweite Schicht mit einer Dicke von etwa 14 nm
(140 Å) ausgebildet. Dann wurde eine fünfte Schicht aus ZnO
unter denselben Bedingungen wie für die erste Schicht mit
einer Dicke von etwa 40 nm (400 Å) ausgebildet. Der
Oberflächenwiderstand stellte sich zu 3,4 Ω/sq. heraus.
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Der spektrale Transmissionsgrad und der spektrale
Reflexionsgrad der so erhaltenen Probe Nr. 6 sind in Fig. 4 unter
31 bzw. 32 dargestellt. Die Figur zeigt eine hohe
Transmission im sichtbaren Bereich, einen scharfen Anstieg des
Reflexionsgrads im nahen Infrarotbereich und ein Vorliegen des
Reflexionsmaximums in der Mitte des sichtbaren Bereichs. Die
Reflexionsfarbe war purpur. Der Reflexionsgrad bei der
Wellenlänge 10 um betrug 98%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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Transmission für sichtbare Strahlung TV: 72,7%
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Transmission für Sonnenenergie TE: 38,2%
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Reflexionsgrad für sichtbare Strahlung RV: 8,1%
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Reflexionsgrad für Sonnenenergie RE: 47,3%
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Reflexionsgrad bei der Wellenlänge 10 um R (10 u): 98%
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Reflexionsfarbe: Purpur
BEISPIEL 7
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Eine fünfschichtige Beschichtung wurde unter denselben
Bedingungen wie beim Beispiel 6 auf einem Glassubstrat
ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Dicke der zweiten und
vierten Schicht auf etwa 20 nm (200 Å) geändert wurde. Die
Spektralkurven der so erhaltenen Probe Nr. 7 zeigten hohe
Transmission im sichtbaren Bereich und einen scharfen
Anstieg des Reflexionsgrads im nahen Infrarotbereich. Die
Reflexionsfarbe war purpur. Der Reflexionsgrad bei der
Wellenlänge 10 um betrug 99%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 63,1%
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TE: 21,8%
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RV: 17,0%
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RE: 60,8%
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R (10 u): 99%
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Reflexionsfarbe: purpur
BEISPIEL 8
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Für die bei den Beispielen 1 und 7 erhaltenen Proben Nr. 1
und Nr. 7 (Größe: 5 cm · 15 cm · 0,3 cm) wurde die
Schwächung der Stärke eines elektrischen Feldes bei Frequenzen
von 600, 800 und 1000 MHz durch ein Gerät zum Messen
elektromagnetischer Abschirmwirkung (Modell TR 4172, hergestellt
von Takeda Riken K. K.) erfaßt. Die Ergebnisse sind in der
folgenden Tabelle dargestellt. Eine Probe 8 ist eine mit
SnO&sub2; beschichtete Glasplatte mit einem Oberflächenwiderstand
von 15 Ω/sq., die ein Vergleichsbeispiel repräsentiert.
Frequenz Probe
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Wie es aus der obigen Tabelle deutlich ist, weisen die
Proben 1 und 7 gemäß der Erfindung ausgezeichnete
Abschirmwirkung gegen elektromagnetische Wellen auf.
BEISPIEL 9
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Eine fünfschichtige Beschichtung wurde unter denselben
Bedingungen wie beim Beispiel 1 auf einem Glassubstrat
hergestellt,
mit der Ausnahme, daß die Dicke der fünften Schicht
auf etwa 32 nm (320 Å) geändert wurde. Der
Oberflächenwiderstand stellte sich zu 4,2 Ω/sq. heraus. Die Spektralkurven
der so erhaltenen Probe Nr. 9 zeigten hohe Transmission im
sichtbaren Bereich, einen scharfen Anstieg des
Reflexionsgrads im nahen Infrarotbereich und ein Vorliegen des
Reflexionsmaximums nahe der Mitte des sichtbaren Bereichs. Die
Reflexionsfarbe war grün. Der Reflexionsgrad bei der
Wellenlänge 10 um betrug 96%.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 80,5%
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TE: 50,7%
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RV: 9,3%
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RE: 31,0%
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R (10 u): 96%
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Reflexionsfarbe: grün.
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Dann wurde die Probe Nr. 9 mit einem anderen Glassubstrat
über einen PVB-Film mit einer Dicke von 0,75 mm schichtmäßig
verbunden. Die Eigenschaften des so erhaltenen Laminatglases
waren die folgenden:
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TV: 79,5%
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TE: 46,0%
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RV: 9,7%
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RE: 29,9%
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Reflexionsfarbe: neutral.
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Wie oben angegeben, zeigt das erfindungsgemäße Laminatglas
hohes Transmissionsvermögen für sichtbare Strahlung,
geringes Transmissionsvermögen für Sonnenenergie, geringen
Reflexionsgrad für sichtbare Strahlung und geringen
Oberflächenwiderstand, d. h. ausgezeichnete Eigenschaften für eine
Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 2 wurde ein
Glassubstrat hergestellt. Dann wurde ein Zinktarget einem
Sputtervorgang durch ein Hochfrequenzmagnetron unterzogen, um auf
dem Substrat eine ZnO-Schicht mit einer Dicke von etwa 400 Å
als erste Schicht auszubilden. Dann wurde auf dieselbe Weise
wie beim Beispiel 2 eine Ag-Schicht als zweite Schicht mit
einer Dicke von etwa 100 Å ausgebildet. Dann wurde eine ZnO-
Schicht als dritte Schicht mit einer Dicke von etwa 400 Å
unter denselben Bedingungen wie für die erste Schicht
ausgebildet. Der Oberflächenwiderstand stellte sich zu 12,1 Ω/sq.
heraus.
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Das spektrale Transmissionsvermögen und der Reflexionsgrad
der so erhaltenen Probe Nr. 9 sind durch die Spektralkurven
41 bzw. 42 in Fig. 5 veranschaulicht. Verglichen mit den
Fig. 3 und 4 ist der Anstieg des Reflexionsgrads im nahen
Infrarotbereich verschwommen, und die Reflexionskurve im
sichtbaren Bereich zeigt U-Form und die Reflexionsfarbe war
bläulich-purpur. Der Reflexionsgrad bei der Wellenlänge
10 um betrug 85%, was schlechter als bei den Beispielen 2
bis 6 ist.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 84,0%
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TE: 63,8%
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RV: 5,9%
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RE: 22,3%
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R (10 u) : 85%
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Reflexionsfarbe: bläulich-purpur
VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Eine dreischichtige Beschichtung wurde auf einem
Glassubstrat unter denselben Bedingungen wie beim
Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Dicke der
zweiten Silberschicht auf etwa 20 nm (200 Å) geändert wurde.
Der Oberflächenwiderstand stellte sich zu 4,9 Ω/sq. heraus.
Das spektrale Transmissionsvermögen und der spektrale
Reflexionsgrad der so erhaltenen Probe Nr. 10 sind unter 43
und 44 in Fig. 5 dargestellt. Verglichen mit Fig. 4 liegt
der Reflexionsgrad im nahen Infrarotbereich auf demselben
Niveau, jedoch ist der Transmissionsgrad im sichtbaren
Bereich niedriger und der Reflexionsgrad ist deutlich höher.
Die Reflexionsfarbe war rötlich-purpur.
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Die Eigenschaften waren die folgenden:
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TV: 67,8%
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TE: 40,2%
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RV: 23,2%
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RE: 50,1%
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R (10 u) : 93%
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Reflexionsfarbe: rötlich-purpur.
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Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist es durch
die Erfindung möglich, einen transparenten, leitfähigen,
mehrschichtigen Gegenstand mit ausreichend hoher
Transmission für sichtbare Strahlung, ausreichend niedrigem
Oberflächenwiderstand und niedrigem Reflexionsgrad für sichtbare
Strahlung, verglichen mit der für Glas, zu erhalten, mit
einer Beschichtung, deren Dicke kleiner als die Hälfte der
Dicke ist, die bei herkömmlichen transparenten
Beschichtungen erforderlich war, um denselben Wert des
Oberflächenwiderstands zu erhalten.
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Wenn der erfindungsgemäße Gegenstand für eine transparente
Elektrode für ein Anzeigeelement wie ein
Flüssigkristallanzeigeelement verwendet wird, dient er zur Verbesserung des
Ansprechverhaltens, da die Oberflächenwiderstände niedriger
sind als bei einer transparenten Elektrode aus der
herkömmlichen ITO-Schicht, und er ist hinsichtlich einer
Verbesserung der Ablesbarkeit wirkungsvoll, da der
Oberflächenreflexionsgrad demjenigen von Glas vergleichbar ist.
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Ferner ist es möglich, wenn der erfindungsgemäße Gegenstand
als Teil einer Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe verwendet
wird und geeignete Elektroden angebracht werden, eine
Windschutzscheibe mit Beschlagabbau- und Eisschmelzfunktionen.
In diesem Fall ist es von Vorteil, daß, da der
Oberflächenreflexionsgrad dem von Glas vergleichbar ist, die Sicht für
den Fahrer nicht gestört ist, und da der Widerstand im
Vergleich zu dem einer herkömmlichen ITO-Schicht oder einer
dreischichtigen Beschichtung aus
Dielektrikum/Metall/Dielektrikum klein ist, ist die erforderliche Spannung niedrig.
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Bei der Erfindung wird eine Silberschicht mit hoher
Leitfähigkeit verwendet, und der Reflexionsgrad im
Infrarotbereich ist sehr hoch. Unter Verwendung dieser Eigenschaft
kann der erfindungsgemäße Gegenstand für ein Gebäudefenster
als Heizspiegel verwendet werden. In einem solchen Fall ist
es möglich, einen bevorzugten Heizspiegel zu erzielen, der
solche Merkmale aufweist, daß der Infrarot-Reflexionsgrad
hoch ist und die Änderungsbreite in der Reflexionsfarbe hoch
ist im Vergleich mit der herkömmlichen ITO-Schicht oder der
dreischichtigen Beschichtung aus
Dielektrikum/Metall/Dielektrikum.
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Ferner hat der erfindungsgemäße Gegenstand die Eigenschaft,
daß ein geringer Widerstand mit kleiner Schichtdicke und bei
niedriger Substrattemperatur im Vergleich zum Fall bei einer
herkömmlichen ITO-Schicht erzielt werden, die üblicherweise
als transparente, leitfähige Schicht verwendet wurde,
wodurch ein wesentlicher Herstellvorteil geschaffen wird.
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Wie es aus den vorstehenden Beispielen und
Vergleichsbeispielen ersichtlich ist, ist es mit der Erfindung möglich,
einen im Infraroten reflektierenden Gegenstand zu erzielen,
der eine ausreichend hohe Durchlässigkeit für sichtbare
Strahlung, einen sehr hohen Reflexionsgrad im Infraroten und
einen steilen Anstieg des Reflexionsgrads im nahen
Infrarotbereich aufweist. Insbesondere ist es erfindungsgemäß
möglich, ein Glas mit geringer Abstrahlung zu erzielen,
insbesondere ein Glas mit ε ≤ 0,1.
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Ferner ist es durch Einstellen der Dicken der jeweiligen
Schichten innerhalb geeigneter Bereiche möglich, die
Reflexionsfarbe ziemlich frei zu ändern. So weist der
erfindungsgemäße Gegenstand die Eigenschaft auf, daß der Wert in
bezug auf den Gesichtspunkt des Zierzwecks bedeutend ist.
Insbesondere ist es einfach, verschiedene Reflexionsfarben
mit bleichen Farbtönen zu erzielen.
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Zu bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung gehört
nicht nur einfache Verwendung des transparenten Substrats,
das mit der erfindungsgemäßen, mehrschichtigen Beschichtung
versehen ist, alleine, sondern dazu gehört auch der Fall,
daß ein erfindungsgemäßer transparenter Kunststoffilm auf
ein Glassubstrat geklebt wird, wie auch der Fall, daß der
erfindungsgemäße Gegenstand als Teil eines doppelt oder
dreifach verglasten Fensters verwendet wird. Der
erfindungsgemäße Gegenstand kann auch als Teil eines Laminatglases
verwendet werden.
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So ist es durch die Erfindung möglich, einen Wärmespiegel
mit ausreichend hoher Transmission für sichtbare Strahlung
und vielen Reflexionsfarben zu erzielen, und es ist möglich,
die Heizbelastung in einem öffentlichen Gebäude oder einem
Wohngebäude wirkungsvoll zu verringern. Andererseits ist es
möglich, eine transparente, leitfähige Beschichtung zu
erhalten, die ausreichend hohe Transmission für sichtbare
Strahlung und ausreichend niedrigen Oberflächenwiderstand
aufweist, die wirkungsvoll für ein Substrat eines
Anzeigeelements oder für eine Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe
verwendet werden kann.
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Der erfindungsgemäße transparente, mehrschichtige Gegenstand
weist ausgezeichnete Abschirmeigenschaften gegen
elektromagnetische Wellen auf, und er ist dazu in der Lage, das
Auslecken elektromagnetischer Wellen, die von
Computerausrüstungen, Textverarbeitungseinrichtungen usw. erzeugt werden,
von einem Raum nach außen zu verhindern, oder zu verhindern,
daß Störwellen von außen in einen Raum eindringen, so daß er
dazu in der Lage ist, fehlerhafte Betätigung von
Industrierobotern oder Störeinflüsse auf Fernsehempfänger zu
verhindern. So ist der erfindungsgemäße transparente,
mehrschichtige Gegenstand als Fensterglas zum Abschirmen
elektromagnetischer Wellen von Nutzen.