DE69211444T2

DE69211444T2 - Transparente Verglasung mit Zwischenschicht zur Verbesserung von Interferenzfarben

Info

Publication number: DE69211444T2
Application number: DE69211444T
Authority: DE
Inventors: James W Proscia
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: EP0526966B1; DE69211444D1; JPH05193993A; US5168003A; KR960010823B1; KR930000710A; EP0526966A1; JP2510378B2; CA2068371C; CA2068371A1

Description

Die Erfindung betrifft durchsichtige Glasereiartikel so wie ein Verfahren, um solche Gegenstände herzustellen.
Es ist wohlbekannt, daß Glas und ähnliche durchsichtige Substrate mit durchsichtigen Filmen beschichtet werden können, um optische Eigenschaften zu erzielen oder zu verändern, wie etwa Transmission, Reflexionsvermögen, elektrische Leitfähigkeit usw. Besonders bedeutende kommerzielle Verwendungen solcher Beschichtungen umfassen beispielsweise die Infrarotreflexion, niedriges Emissionsvermögen und die Leistungsverminderung von Sonneneinstrahlung usw. Bei Anwendungen zur Steuerung der Sonneneinstrahlung beispielsweise verringern solche Beschichtungen die Menge der Sonnenenergie im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, die durch eine Glasplatte dringt, um die Klimatisierungsleistung innerhalb eines Gebäudes, eines Kraftfahrzeuges usw. zu reduzieren. Bei einer Anwendung für eine Verglasung niedrigen Emissionsvermögens verringern solche Beschichtungen die aufzuwendende Heizleistung eines Gebäudes in einer kalten Klimazone, indem sie den Verlust an Infrarotstrahlung aus dem geheizten Gebäudeinneren heraus durch die Glasscheibe reduzieren. Typisch können zum Beispiel Glas und andere transparente Materialien mit durchsichtigen Halbleiterfilmen wie etwa Zinnoxid, Indiumoxid oder Cadmiumstannat beschichtet sein, so daß sie Infrarotstrahlung reflektieren. Beschichtungen eben dieser und anderer Materialien leiten auch elektrischen Strom und werden als Widerstandsheizungen zum Beheizen von Fenstern vor allem in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen usw. benutzt, um Kondenswasser und Eis zu entfernen.
Es ist ein bekanntes Problem, daß Substrate, die solche Beschichtungen tragen, irisieren können, d. h. im reflektierten und in geringerem Umfang auch im durchgelassenen Licht Farben erzeugen. Dieses Irisieren wird allgemein als Ergebnis eines Interferenzphänomens verstanden, worin bestimmte, außen an der Beschichtung teilweise reflektierte Wellenlängen außer Phase sind bezüglich Lichtes der gleichen Wellenlänge, das an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat reflektiert wird, während reflektiertes Licht anderer Wellenlängen in Phase ist und konstruktiv interferiert. Das Ausmaß, in dem das reflektierte Licht einer gegebenen Wellenlänge sich auslöscht oder konstruktiv interferiert, ist eine Funktion der Wellenlänge und der optischen Dicke der Beschichtung.
Der für Beschichtungen einer Dicke von unter 1 µm (10000 Angstrom) und besonders von unter 0.75 µm (7500 Angstrom) typische Effekt des Irisierens ist für viele Anwendungen in der Architektur, bei Kraftfahrzeugen u. a. vom ästhetischen Standpunkt aus inakzeptabel. Tatsächlich treten Interferenzfarben in den meisten Fällen bei Beschichtungen einer Dicke im Bereich von 0.1 bis 1.0 µm (1000 bis 10000 Angstrom) auf, einem Bereich, der in vielen kommerziellen Anwendungen eine herausragende praktische Bedeutung besitzt. Ein großer Anteil der heutigen kommerziellen Produktion von Glasscheiben aus beschichtetem Glas umfaßt beispielsweise Beschichtungen im Stärkebereich von 0.1 bis 1.0 µm (0.1 bis 1.0 Mikron), welche insbesondere bei reflektiertem Tageslicht stark irisierende Farben aufweisen. Das Auftreten des Irisierens wird allgemein als Hinderungsgrund für die Verwendung von beschichtetem Glas höherer Energieeffizienz in vielen Anwendungsbereichen für Verglasungen angesehen, ungeachtet der Tatsache, daß die potentielle Energieerhaltung dessen Anwendung kosteneffektiv machen würde. Zusätzlich führt die mangelnde Einheitlichkeit der Beschichtungsdicke zum Auftreten mehrerer Farben auf einem einzigen Glasstück, was manchmal als Bandenbildung bezeichnet wird und dazu führt, daß die Verglasungseinheit visuell inakzeptabel wird.
Ein bekanntes Mittel zur Verminderung sichtbarer Interferenzfarben bei solchen Filmbeschichtungen auf Glas oder einem ähnlichen Substrat besteht darin, die Dicke der Beschichtung auf über 1 µm zu erhöhen. Dickere Beschichtungen sind jedoch teurer in der Herstellung, da sie eine größere Menge Reaktand und längere Abscheidungszeiten benötigen. Außerdem haben sie eine größere Neigung, infolge thermischer Belastung aufzubrechen. Ein alternatives Mittel zur Verminderung von Interferenzfarben greift auf die Verwendung einer Unterlage zwischen der Oberfläche des Substrates und der optisch wirksamen Beschichtung zurück. Zum Beispiel besteht eine als Farbunterdrücker bekannte Unterlage für eine 0.3 bis 0.4 µm (3000 bis 4000 Angstrom) dicke, fluordotierte Zinnoxidbeschichtung niedrigen Emissionsvermögens im wesentlichen aus einer Si-O-C-Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und dem Überzug. Die Zwischenschicht besitzt einen Brechungsindex zwischen dem des Substrates und dem des Überzuges und ist etwa 0.07 µm (700 Angstrom) dick.
Im US-Patent Nr. 4,440,822 von Gordon wird der Wärmeverlust durch Infrarotstrahlung durch die Glasflächen eines beheizten Gebäudes als ungefähr halb so hoch wie der Wärmeverlust durch unbeschichtete Fenster angegeben. Die Anwesenheit irisierender Farben auf beschichtetem Glas wird als Haupthinderungsgrund für dessen Verwendung angesehen. Das Patent 4,440,822 von Gordon zielt auf transparente Glasfensterkonstruktionen, worin das Glas eine Beschichtung aus einem Material aufweist, das Infrarotstrahlung reflektiert, zusammen mit einer Zwischenschicht mit kontinuierlich variierendem Brechungsindex zwischen Glas und Beschichtung. Es wird angegeben, daß sich der Brechungsindex der Zwischenschicht von einem niedrigen Wert an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und dem Substrat bis zu einem hohen Wert an der Grenzfläche zur Beschichtung mit Infrarot-Reflexionsvermögen kontinuierlich verändert. Abbildung 5 dieses Patentes zeigt beispielsweise eine Unterlage, die aus Zinnoxid und Siliziumoxid besteht, worin der relative Anteil des Zinns und damit der Brechungsindex mit dem Abstand von der Glasoberfläche zunehmen. Der Brechungsindex steigt von etwa 1.5 an der Glasoberfläche bis auf etwa 2.0 an der Grenzfläche zur dicken Filmbeschichtung aus Material mit Infrarot- Reflexionsvermögen. Die Farbverminderung bis zu einem niedrigen Grad des Irisierens, indem zwischen ein Substrat und eine Beschichtung eine Schicht mit abgestufte m Index gelegt wird, deren Brechungsindex zwischen den Werten an den beiden Grenzen variiert, wird auch in "Principles of Design of Architectural Coatings", APPLIED OPTICS, Band 22, Nr. 24, S. 4127-4144 (15. Dezember 1983) vorgeschlagen.
Andere Strategien wurden vorgeschlagen. In US-Patent 4,308,316 von Gordon und in US-Patent 4,187,336 von Gordon (ein Unterabschnitt von Patent 4,308,316 von Gordon) werden einfach- und doppelschichtige Unterlagen auf Glas unter einer Dickfilmbeschichtung aus Zinnoxid zur Verringerung des Irisierens gelehrt. Der Brechungsindex der einzelnen oder Mehrfachschicht aus durchsichtigem Material zwischen Glas und Halbleiterbeschichtung wird als zwischen dem des Glases und dem des Halbleiters liegend angegeben. Die doppelte Zwischenschicht, die diese Patente lehren, enthält eine erste Unterschicht mit niedrigere m Brechungsindex direkt am Glas und eine zweite Unterschicht mit einem entsprechend höheren Brechungsindex näher am Halbleiter, wobei beide Werte, wie unmittelbar oben ausgeführt, zwischen den Werten der Brechungsindizes von Glas und Beschichtung liegen.
In US-Patent 4,419,386 von Gordon und in US-Patent 4,377,613 von Gordon (ein Divisionspatent von Patent 4,419,386 von Gordon) wird eine Zwischenschicht zwischen ein Glassubstrat und eine Beschichtung mit Infrarot-Reflexionsvermögen gebracht, um das Irisieren zu reduzieren. Die Zwischenschicht ähnelt der im oben erwähnten US-Patent 4,187,336 von Gordon offenbarten, außer daß die Reihenfolge der Brechungsindizes vertauscht ist. Das heißt, daß die vom Glas weiter entfernte Unterschicht den niedrigeren Brechungsindex besitzt, während die näher am Glas liegende Unterschicht den höheren Brechungsindex besitzt. Es wird beansprucht, daß durch Umkehren der Reihenfolge die Farbunterdrückung unter Verwendung dünnerer Schichten erreicht wird.
Die Bedeutung von Farbeigenschaften für Fensterbeschichtungen wird auch in "Evaporated Sn-Doped In&sub2;O&sub3; Films: Basic Optical Properties and Applications to Energy-Efficient Windows", J. Appl. Phys. 60 (11), S. 123-159, erkannt. Abschnitt X.C dieser Veröffentlichung erörtert die Antireflex-Behandlung zur deutlichen Verminderung des Irisierens. Es wird angemerkt, daß das Irisieren frühere Oxidbeschichtungen von Fenstern beeinträchtigt hat, was die Hersteller dazu veranlaßte, viel größere Filmstärken zu verwenden, als zum Erreichen eines gewünschten niedrigen thermischen Emissionsvermögens erforderlich sind. Dies wird als ineffizient bezüglich Materialverbrauch und Verfahrenszeit bezeichnet. Es wird eine Antireflex-Beschichtung aus gesputtertem Aluminiumoxyfluorid-Material erwähnt.
Viele dieser bekannten antiirisierenden Unterlagen, einschließlich einiger der Unterlagen der Patente von Gordon, weisen ein Problem der Trübung auf.
Insbesondere räumen einige der Patente von Gordon ein, daß viele der offenbarten Beschichtungen bei der Verwendung auf gewöhnlichem Fensterglas beträchtliche Trübung oder Lichtstreuung aufweisen. Um diesen Mangel zu beseitigen, empfiehlt Gordon, auf die Oberfläche des Glassubstrates zunächst eine Lage aus Material mit niedrigem Brechungsindex, wie etwa SiO&sub2;, aufzutragen. Für diesen Zweck werden auch Si&sub3;N&sub4; und GeO&sub2; vorgeschlagen. Insbesondere wird behauptet, daß, wenn die Anfangsschicht große Anteile von Stoffen wie beispielsweise SnO&sub2; enthält, "die Bildung von Eintrübungen wahrscheinlich ist".
Eine weitere Schwierigkeit, die mit den in den Patenten von Gordon und anderen Lehren vorgeschlagenen antiirisierenden Beschichtungen verknüpft ist, besteht in deren Empfindlichkeit bezüglich der Stärke der Zwischenschichten. Speziell der Grad der Wirksamkeit gegen das Irisieren hängt stark davon ab, ob die Zwischenschichten innerhalb ganz bestimmter Dickenbereiche und mit sehr gleichmäßiger Dicke abgeschieden werden. In US-Patent Nr. 4,187,336 wird beispielsweise nahegelegt, daß eine Änderung des Brechungsindexes von plus oder minus 0.02 oder eine Änderung von plus oder minus 10% der Stärke bestimmter einlagiger Unterschichten ausreichen würden, um die Farbsättigung auf sichtbare Werte anzuheben. Bei der Produktion beschichteter Substrate im industriellen Maßstab kann es unter bestimmten Umständen schwierig sein, die Ablagerung der Beschichtung innerhalb so enger Bereiche zu gewährleisten. Von Gordon wird nahegelegt, daß bestimmte Systeme aus doppelten Zwischenschichten größere erlaubte Variationsbreiten haben. Beschichtungssysteme, die Schwankungen der Filmstärke zulassen, sind unter kommerziellen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten wünschenswert.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikel bereitzustellen, der mit einer antiirisierenden Lage beschichtet ist, wobei diese, wenigstens in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, Abweichungen ihrer Parameter zuläßt, insbesondere Abweichungen von Dicke und Brechungsindex sowohl der antiirisierenden Zwischenschicht als auch der optisch wirksamen Beschichtung (einer Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens, zur Regelung der Sonneneinstrahlung usw.). Insbesondere ist es ein Gegenstand der Erfindung, einen im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikel und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu liefern, welche bei der industriellen Umsetzung belastbar sind. Speziell besteht ein Gegenstand der Erfindung darin, einen solchen Glasereiartikel zu liefern, worin zumindest bestimmte bevorzugte Ausführungsformen Bedingungen für Produkt und Herstellungsdaten aufweisen, deren Toleranzbereiche mit gegenwärtig verfügbaren Herstellungsverfahren und Ausrüstungen leicht erreichbar sind. Dieser und andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Offenbarung und ihrer Beschreibung besser verständlich sein.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Glasereiartikel ein Glas oder ein anderes transparentes Substrat mit beschichteter Oberfläche, wobei speziell wenigstens ein Teil der Substratoberfläche eine im wesentlichen durchsichtige Beschichtung trägt, die eine zum Erzielen optischer Wirksamkeit geeignete Schicht umfaßt, beispielsweise bei der Regelung der Sonneneinstrahlung durch niedriges Emissionsvermögen, elektrische Leitfähigkeit, Infrarot- und UV- Reflexionsvermögen usw. Eine solche optisch wirksame Schicht kann aus einem einzelnen homogenen Film bestehen oder einen gestapelten Film umfassen, je nachdem, welche optische(n) Funktion(en) sie erfüllen soll. In jedem Fall wird das andernfalls auftretende Irisieren durch eine antiirisierende Schicht verhindert, die weniger dick ist als die optisch wirksame obere Schicht. Die antiirisierende Schicht umfaßt eine Zone mit hohem Brechungsindex direkt auf der Substratoberfläche, deren Brechungsindex größer ist als der des Substrates. Die antiirisierende Schicht umfaßt ferner Zonen mit mehrfacher Gradientenstufe, die direkt über der Zone mit hohem Brechungsindex gestapelt werden. Der Brechungsindex der Zone mit hohem Brechungsindex und der jeder Zone mit Gradient des Brechungsindexes bleiben mit der Entfernung von der Substratoberfläche im wesentlichen konstant. In jeder Zone mit Gradientenstufe ist der Brechungsindex größer als der Brechungsindex der benachbarten Zone mit Gradientenstufe, die der Substratoberfläche zugewandt ist. Die erste Zone mit Gradientenstufe, jene direkt über der Zone mit hohem Brechungsindex, hat einen niedrigeren Brechungsindex als die Zone mit hohem Brechungsindex. Also umfaßt die antiirisierende Schicht eine Zone mit niedrigem Brechungsindex (die mindestens die erste Zone mit Gradientenstufe umfaßt), die zwischen der Zone mit hohem Brechungsindex und einer zweiten Zone mit hohem Brechungsindex (die mindestens die zweite Zone mit Gradientenstufe umfaßt) eingeschoben ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung zielt auf ein Verfahren zur Herstellung des im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikels, der unmittelbar zuvor offenbart wurde. Speziell umfaßt ein solches Verfahren die Abscheidung einer Zone mit hohem Brechungsindex auf dem im wesentlichen transparenten Substrat, gefolgt von den Zonen mit Gradientenstufe und dann der optisch wirksamen Schicht. Wie weiter unten erörtert und beschrieben wird, enthalten bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung die Durchführung der vorstehend genannten Abscheidung mit Hilfe von pyrolytischen Abscheidungsverfahren.
Die vorliegende Erfindung stellt aus zahlreichen Gründen einen wesentlichen Fortschritt in der Technik der beschichteten Glasereiartikel dar. Am bemerkenswertesten ist, daß sie in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ein Produkt und ein Verfahren zur Herstellung dieses Produktes liefert, welches natürlich auftretende Schwankungen in der Filmdicke sowohl der optisch wirksamen Schicht als auch der antiirisierenden Schicht, der Einheitlichkeit der Filmdicke, der Werte der Brechungsindizes und dergleichen zuläßt. Die im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikel der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen ein geringes oder gar kein sichtbares Irisieren auf, liefern aber dennoch die gewünschten optischen Eigenschaften, wie beispielsweise niedriges Emissionsvermögen, Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich, Infrarot- Reflexionsvermögen, UV-Reflexionsvermögen und/oder elektrische Leitfähigkeit. Die antiirisierende Schicht der vorliegenden Erfindung ist verträglich mit vielen kommerziell bedeutenden Beschichtungen, die zum Bereitstellen solcher optischen Eigenschaften benutzt werden. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird eine einzelne, einheitliche, gedämpfte, wahrnehmbare Farbe oder ein farbloses Aussehen bereitgestellt. Zusätzlich werden solche Vorteile in vielen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit geringen oder gar keinen zusätzlichen Produktionskosten, die über die Kosten bekannter antiirisierender Filme hinausgehen, erreicht. Dies wird daher erreicht, weil die vorliegende Erfindung in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen vereinfachte Verfahrenssteuerung, geringeren Materialverbrauch, weniger teure Materialien und/oder kürzere Produktionszeiten erlaubt. In dieser Hinsicht sollte hervorgehoben werden, daß es ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die antiirisierende Unterlage bevorzugter Ausführungsformen effektiv ein farbloses Aussehen über einen weiten Dickenbereich für viele optisch wirksame Überzüge liefert. Fachleute auf diesem industriellen Gebiet werden es auch zu schätzen wissen, daß die Erfindung diese Eigenschaften und Vorzüge unter Verwendung wohlbekannter und kommerziell leicht verfügbarer Produktionsmittel und Materialien liefert. Ohne sich an Theorien binden zu wollen, läßt sich außerdem verstehen, daß die Funktionsweise solcher bevorzugter Ausführungsformen durch Unterdrückung des Natriumgehaltes mittels der antiirisierenden Schicht verbessert wird. Ferner können einige oder alle der obengenannten Vorteile gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung durch die Verwendung eines kontinuierlichen Verfahrens erreicht werden, welches völlig den gegenwärtig in der Industrie für beschichtetes Glas gängigen Herstellungsverfahren entspricht. Gegenwärtig verfügbare Optik-Vorhersageprogramme, wovon Versionen kommerziell verfügbar und allen in der Produktion beschichteter Gläser tätigen Fachleuten wohlbekannt sind, können leicht dazu benutzt werden, um optimale Stärken und Brechungsindizes für die verschiedenen Zonen der antiirisierenden Schicht der Erfindung zu ermitteln.
Es ist eine sehr wichtige Eigenschaft der antiirisierenden Schicht des Glasereiartikels der vorliegenden Erfindung, daß eine Zone mit niedrigem Brechungsindex zwischen Zonen mit hohem Brechungsindex eingeschoben ist. Ohne sich an Theorien binden zu wollen, nimmt man an, daß erhebliche Vorteile der Erfindung wenigstens teilweise auf dieser zentralen Eigenschaft beruhen. Vor allem ihre industrielle Belastbarkeit, d. h. ihre Toleranz gegenüber Abweichungen der Parameter wie Filmstärke, Brechungsindex usw. sind wenigstens zum Teil auf diese Abfolge von hohem/niedrigem/hohem Brechungsindex zurückzuführen.
Die Erfindung wird nun weiter mittels Beispielen beschrieben werden, unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Abb. 1 einen teilweise aufgebrochenen Querschnitt durch einen im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikel zeigt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine im wesentlichen durchsichtige Beschichtung auf der Oberfläche eines Glassubstrates gebildet ist; und
Abb. 2 einen Querschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es sollte beachtet werden, daß die Zeichnungen nicht maßstabgerecht sind, und daß aus Gründen der Klarheit der Veranschaulichung und zum besseren Verständnis der Zeichnungen die Filmstärken im Verhältnis zum Glassubstrat stark übertrieben sind.
Es sollte verständlich sein, daß hier gelegentliche Bezugnahme auf die optisch wirksame Schicht als "oberste Schicht" oder dergleichen der Vereinfachung von Diskussion und Verständnis dient, insbesondere in Verbindung mit den Zeichnungen, worin die optisch wirksame Schicht als Einzelfilm in "oberster" Lage abgebildet ist. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die optisch wirksame Schicht auf eine solche zu begrenzen, die der Atmosphäre ausgesetzt ist oder ansonsten notwendigerweise eine "oberste" Lage einnimmt. So können zum Beispiel in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung zusätzliche Schichten, beispielsweise Schutzschichten, die optisch wirksame Schicht bedecken. In anderen Ausführungsformen kann die beschichtete Oberfläche auf eine zweite Lage des Glasereiartikels laminiert sein.
Antiirisierende Unterlagen der vorliegenden Erfindung sind anwendbar sowohl zum Bereitstellen eines farblosen Aussehens eines beschichteten Substrates als auch alternativ zum Bereitstellen einer einzelnen, im wesentlichen einheitlichen, gedämpften, wahrnehmbaren Farbe des Glasereiartikels. Basierend auf der vorliegenden Offenbarung, kann die Auswahl von Brechungsindizes und Filmstärken zum Erreichen eines dieser Ergebnisse, zusammen mit der Bestimmung anderer optischer Merkmale und Eigenschaften des Endproduktes leicht empirisch von Fachleuten oder zum Beispiel mit Hilfe eines kommerziell verfügbaren Optik- Vorhersage-Softwareprogrammes durchgeführt werden. Es ist bekannt, daß solche Programme, die typisch auf kommerziell verfügbaren Computersystemen laufen, die dichte Näherung an ein optimiertes kommerzielles Endprodukt sehr erleichtern. Üblicherweise kann eine graphische Darstellung der optischen Eigenschaften eines gegebenen Glasereiartikels, sortiert nach jeweiliger Schichtdicke und Brechungsindex, dazu benutzt werden, um die Bereiche für den optimalen Entwurf der Filmstapelung festzulegen. Insbesondere kann eine solche graphische Darstellung bei der raschen Identifikation von Entwürfen industriell belastbarer Filmstapelungen der vorliegenden Erfindung helfen. Das heißt von jenen Entwürfen, bei denen die Leistung Abweichungen in der Filmstärke, im Brechungsindex und in anderen Parametern erlaubt, die während der industriellen Produktion beschichteter Glasereiartikel normal sind.
Unter spezieller Bezugnahme auf Abb. 1 läßt sich erkennen, daß ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel 10 ein Glassubstrat 12 umfaßt, das auf seiner oberen Fläche 16 eine Beschichtung 14 trägt. Das Glassubstrat 12 ist vorzugsweise Natron-Kalk-Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1.5. Der Glasereiartikel kann zum Beispiel für den Gebrauch in einer Anwendung architektonischer Verglasung oder dergleichen angepaßt werden. Die Fachleute werden erkennen, daß Substrate alternativ zu Glas geeignet sein werden, obgleich bestimmte Verfahren der Bildung von Beschichtung 14, wie etwa pyrolytische Abscheidung, für bestimmte alternative Substratmaterialien, wie zum Beispiel bestimmte Kunststoffsubstrate, ungeeignet sein können. Die Beschichtung 14 umfaßt eine optisch wirksame Schicht 18 mit einem größeren Brechungsindex als das Substrat. Schicht 18 ist der Atmosphäre ausgesetzt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform von Abb. 1 liefert die Beschichtung optische Wirksamkeit einschließlich niedriger Emissionsvermögen und Reflexionsvermögen für Infrarot- und UV-Strahlung. Vorzugsweise ist die optisch wirksame Schicht 18 etwa 0.2 bis 1 µm (2000 bis 10000 Angstrom) dick. Besser ist die optisch wirksame Schicht etwa 0.2 bis 0.5 µm (2000 bis 5000 Angstrom) dick, am besten etwa 0.35 bis 0.4 µm (3500 bis 4000 Angstrom) dick, mit einem durchschnittlichen Brechungsindex (im sichtbaren Wellenlängenbereich) von etwa 1.7 bis 2.5, besser etwa 1.9 bis 2.1, am besten etwa 1.9 (gemessen bei einer Wellenlänge von 550 nm). Solche bevorzugten Materialien für die optisch wirksame Schicht beinhalten zum Beispiel Zinnoxid, fluordotiertes Zinnoxid und andere Metalloxide mit geeignetem Brechungsindex. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht Schicht 18 im wesentlichen aus fluordotiertem Zinnoxid mit einem (durchschnittlichen) Brechungsindex von 1.9. In einer solchen Ausführungsform ist Schicht 18 im wesentlichen durchsichtig, das heißt, sie ist im wesentlichen durchsichtig (im Zusammenhang mit ihrer geplanten Verwendung) für sichtbares Licht. Sie weist auch Infrarot-Reflexionsvermögen und UV- Reflexionsvermögen zur Regelung von Sonneneinstrahlung auf. Außerdem ist sie ein guter elektrischer Leiter und könnte daher für Anwendungen, die elektrische Widerstandsheizung usw. umfassen, benutzt werden. Das Merkmal der Schichtung hoher/niedriger/hoher Brechungsindex ist besonders wirksam bei der Verwendung unter einer optisch wirksamen Schicht, die aus fluordotiertem Zinnoxid in bestimmten diskreten Dickenbereichen besteht: 0.25 bis 0.3 µm (2500 bis 3000 Angstrom), 0.35-0.4 µm (3000 bis 4000 Angstrom) und 0.48-0.52 µm (4800 bis 5200 Angstrom). Die Toleranz bezüglich Abweichungen der Dicke ist besonders hoch bei fluordotiertem Zinnoxid in den ersten beiden Bereichen. Etwa die gleichen bevorzugten Dickenbereiche gelten für nicht fluordotiertes Zinnoxid. Allgemein bezeichnen die Begriffe "Zinnoxid" und "SnO&sub2;", wie sie im folgenden hierin verwendet werden, sowohl fluordotiertes als auch nicht fluordotiertes Zinnoxid, wenn nicht anders angegeben. Solche bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft für die Verwendung isolierter Verglasungseinheiten und ähnlicher Anwendungen. Isolierte Verglasungseinheiten umfassen jene mit mehrfachen Scheiben mit einem Luftspalt zwischen benachbarten Scheiben. In einer aus zwei Scheiben bestehenden Verglasungseinheit, wobei die Außenfläche der äußeren Scheibe als Oberfläche Nr. 1 bezeichnet wird, ihre Innenfläche (d. h. die Fläche am Luftspalt) als Oberfläche Nr. 2, die Außenfläche der inneren Scheibe (wieder die am Luftspalt) als Oberfläche Nr. 3, und die Innenfläche der inneren Scheibe als Oberfläche Nr. 4, würde eine Beschichtung der Erfindung gemäß solchen bevorzugten Ausführungsformen sich in einer kälteren Klimazone (wie den nördlichen USA) vorzugsweise auf der Oberfläche Nr. 3 befinden, und in einer wärmeren Klimazone (wie den südlichen USA) auf der Oberfläche Nr. 2. In einer dreifach verglasten Einheit befindet sich die Beschichtung vorzugsweise auf der Oberfläche Nr. 2 in einer wärmeren Klimazone und auf der Oberfläche Nr. 5 (die Seite des Luftspalts der innersten Scheibe) in einer kälteren Klimazone.
Gemäß einer weiteren sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Glasereiartikel 10 für die Zwecke architektonischer Verglasungen angepaßt, und die Beschichtung 14 ist eine Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens, in welcher Schicht 18 im wesentlichen aus fluoriertem Zinnoxid einer Dicke von etwa 0.35 bis 0.4 m (3500 bis 4000 Angstrom) besteht. In Verbindung mit der unten beschriebenen, bevorzugten antiirisierenden Schicht ist der resultierende Glasereiartikel im wesentlichen farblos sowohl in reflektiertem als auch in durchgelassenem Licht. Das heißt, das sichtbare Irisieren, das ein solcher Glasereiartikel sonst zeigen würde, wird beseitigt, ohne daß dies die optischen Eigenschaften der Beschichtung wesentlich beeinträchtigt. Speziell die Eigenschaft niedrigen Emissionsvermögens der Schicht aus Zinnoxid oder fluordotiertem Zinnoxid wird durch die antiirisierende Schicht nicht bedeutend verringert oder verhindert.
Ein bedeutender Vorteil der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, daß antiirisierende Wirkung mit solchen dünnen, optisch wirksamen Filmen erreicht wird. Wie oben angemerkt, haben gewisse Lehren nach dem bisherigen Stand der Technik die Verwendung dickerer Filme zum Vermeiden des Irisierens empfohlen, obwohl dies verschiedene Nachteile bedingt, einschließlich einer größeren Neigung zum Bruch unter thermischer Belastung, längerer (und daher teurerer) Abscheidungszeiten, größeren Verlustes an Durchlässigkeit usw.
Von Fachleuten wird bei Betrachtung der vorliegenden Offenbarung erkannt werden, daß anstelle oder zusammen mit der Zinnoxidschicht 18 der oben erörterten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zahlreiche alternative, optisch wirksame Schichten verwendet werden können. Besonders vorteilhafte alternative Materialien umfassen zum Beispiel Zinkoxid, Titanoxid, Indium-Zinn- Oxid, antimondotiertes Zinnoxid und Wolframoxid. Die optisch wirksame Schicht 18 kann auch ein Verbund aus mehreren Filmen sein und ist nicht notwendigerweise, wie oben angemerkt, der Atmosphäre ausgesetzt. So kann beispielsweise der vorstehend genannte Film niedrigen Emissionsvermögens mit einem Überzug eines Schutzmaterials, wie Siliziumdioxid usw., bereitgestellt sein. Die Fachleute werden unzählige zusätzliche und alternative Filme kennen, die zusammen mit dem Hauptfilm der optisch wirksamen Schicht 18 verwendet werden können, einschließlich anhängender Filme, wie zum Beispiel abriebfeste Filme, farbgebende Filme und dergleichen. Falls Beschichtung 14 nicht der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann sie an eine Grenzfläche zwischen laminierten Lagen eines Glasereiartikels gelegt werden. Alternativ kann sie auf einer Innenfläche eines transparenten Substrates benutzt werden, das in einem doppelt verglasten Gegenstand Verwendung findet, so daß die Beschichtung einem Vakuum- oder Luftspalt zwischen zwei Lagen mit Abstand dazwischen ausgesetzt ist.
Beschichtung 14 umfaßt ferner die antiirisierende Schicht 20, welche das sichtbare Irisieren, das sonst entstehen würde, im wesentlichen eliminiert, insbesondere wenn von der beschichteten Oberfläche reflektiertes Sonnenlicht betrachtet wird. Die antiirisierende Schicht 20 beseitigt sichtbares Irisieren, während sie zugleich die oben erörterten wünschenswerten Eigenschaften des optisch wirksamen Films nicht wesentlich beeinträchtigt, die vor allem seine Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich, sein Infrarot-Reflexionsvermögen, sein UV- Reflexionsvermögen und seinen niedrigen Emissionskoeffizienten einschließen. Schicht 20 ist weniger dick als die optisch wirksame Schicht 18, vorzugsweise etwa 0.04 bis 0.13 µm (400 bis 1300 Angstrom) dick, noch besser etwa 0.07 bis 0.1 µm (700 bis 1000 Angstrom). In der bevorzugten Ausführungsform von Abb. 1 besteht sie im wesentlichen aus einer Zone mit niedrigem Brechungsindex, die zwischen zwei Zonen mit hohem Brechungsindex eingelagert ist. Die Zone mit hohem Brechungsindex 22 wird direkt auf der Oberfläche 16 des Glassubstrats 12 abgeschieden. Es sollte klar sein, daß die Beschreibung, eine Schicht oder Zone werde "direkt" auf oder über einer anderen Oberfläche oder einer anderen Schicht abgeschieden, bedeuten soll, daß sie eine Grenzfläche mit einer solchen Schicht oder Oberfläche bildet, ohne daß irgendeine andere Schicht oder Zone zwischen diesen zu liegen kommt. In der abgebildeten bevorzugten Ausführungsform wird die antiirisierende Schicht 20 direkt auf der Oberfläche 16 und direkt unter Schicht 18 angeordnet. Wie hierin verwendet, soll dies bedeuten, daß keine dünne Filmbeschichtung oder dergleichen zwischen der antiirisierenden Schicht 20 und dem Substrat 12 liegt. So ist Oberfläche 16 eine Oberfläche des Hauptmaterials von Substrat 12 und nicht von einem anderen Beschichtungsmaterial, das vor der Abscheidung von Beschichtung 14 auf Substrat 12 abgeschieden wird. Ähnlich wird die antiirisierende Schicht 20 direkt unter der optisch wirksamen Schicht 18 angeordnet in dem Sinne, daß es keinen vermittelnden Film oder eine Beschichtung zwischen ihnen gibt.
Die Zone mit hohem Brechungsindex 22 ist vorzugsweise etwa 0.01 bis 0.05 µm (100 bis 500 Angstrom) dick, noch besser 0.01 bis 0.03 µm (100 bis 300 Angstrom) dick. Es ist gemäß den allgemeinen Prinzipien der oben erörterten Erfindung eine bedeutende Eigenschaft der Ausführungsform in Abb. 1, daß die erste Zone 22 einen Brechungsindex besitzt, der größer als der des Substrates 12 ist. Für ein Substrat aus Natron-Kalk-Glas oder einem anderen Material mit einem Brechungsindex um 1.5 ist der Brechungsindex von Zone 22 größer als der des Glassubstrats 12. Der Brechungsindex von Zone 22 liegt vorzugsweise zwischen etwa 1.6 und 2.5, besser zwischen etwa 1.9 bis 2.1, am besten etwa bei 1.9. Geeignete Materialien für die Zone mit hohem Brechungsindex 22 sind kommerziell leicht verfügbar und werden für Fachleute in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung offensichtlich sein. Zinnoxid mit einem Brechungsindex von 1.9 ist für Zone 22 in der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung niedrigen Emissionsvermögens unter Verwendung eines Glassubstrates 12 und einer optisch wirksamen Schicht 18 aus (wahlweise fluoriertem) Zinnoxid bei weitem vorzuziehen. Geeignete Materialien für die Zone mit hohem Brechungsindex 22 sind in Tabelle A unten aufgeführt. TABELLE A Beschichtungsmaterialien mit hohem Brechunqsindex Material Summenformel Brechungsindex Zinnoxid Siliziumnitrid Siliziummonoxid Zinkoxid Indiumoxid Vanadiumoxid Wolframoxid Nioboxid Tantaloxid Zirkoniumoxid Ceroxid Zinksulfid Titanoxid
In der in Abb. 1 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Zone mit Gradientenstufe über der Zone mit hohem Brechungsindex 22 die Zone mit niedrigem Brechungsindex 24, die direkt auf der Zone mit hohem Brechungsindex 22 angeordnet wird. Eine zweite Zone mit Gradientenstufe, die Zone mit hohem Brechungsindex 26, wird direkt auf der Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 angeordnet, direkt unter dem optisch wirksamen Film 18. Also wird die Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 zwischen den Zonen mit höherem Brechungsindex 22 und 26 eingelagert. Zone 24 und 26 haben zusammen vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 0.03 bis 0.08 µm (300 bis 800 Angstrom). In der bevorzugten, in Abb. 1 veranschaulichten Ausführungsform ist jede der Zonen 24 und 26 ganz bevorzugt etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick. Der Brechungsindex der Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 liegt bevorzugt zwischen etwa 1.0 und 1.9, noch besser zwischen etwa 1.4 und 1.7. Er muß nur hinreichend unter dem der Zone mit hohem Brechungsindex 22 liegen, um eine optisch wirksame Gradientenstufe des Brechungsindexes herzustellen. Also muß er in der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform mit niedrigem Emissionsvermögen nur hinreichend unter dem Brechungsindex 1.9 des für Zone 22 bevorzugt verwendeten Zinnoxids liegen. Jedoch ist vorzuziehen, daß der Brechungsindex von Zone 24 auch niedriger ist als der des Substrates. Es stellt sich heraus, daß dies im Endprodukt eine ausgezeichnete antiirisierende Wirkung bereitstellt, sogar mit den extrem dünnen oben aufgezählten Zonenstärken. In der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform mit niedrigem Emissionsvermögen besteht die Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 im wesentlichen aus Siliziumdioxid, SiO&sub2;, mit einem Brechungsindex von etwa 1.44. Alternative Materialien sind im Handel leicht verfügbar und werden in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung für Fachleute offensichtlich sein. Geeignete Materialien für die Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 sind unten in Tabelle B aufgeführt. TABELLE B Beschichtunqsmaterialien mit niedrigem Brechungsindex Material Summenformel Brechungsindex Aluminiumoxid Siliziumdioxid Silikonpolymer Magnesiumfluorid Kryolith
Die Änderung im Wert des Brechungsindexes von jeder Zone mit Gradientenstufe zur nächsten sollte mindestens etwa 0.1 betragen, noch bevorzugter mindestens etwa 0.2. Zusätzlich muß die Stufe eine Zone oder Filmstärke aufweisen, die ausreicht, um als im wesentlichen diskreter Film zu wirken. Vorzugsweise umfaßt eine jede dieser Stufen oder Änderungen eine Filmstärke von mindestens etwa 0.01 µm (100 Angstrom). Fachleute werden erkennen, daß sämtliche industrielle Abscheidungsmethoden die Erzeugung eines Bereiches irgendeiner Dicke umfassen, in welcher sich der Wechsel von einer Zone zur nächsten vollzieht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist die Änderung oder Stufe von einer Zone mit Gradientenstufe zur nächsten hinreichend scharf, daß die optischen Eigenschaften einer im wesentlichen diskreten Stufe des Brechungsindexes (von hoch auf niedrig bzw. von niedrig auf hoch) bereitgestellt wird, wobei die Änderung des Brechungsindexes in Verbindung mit der Filmstärke betrachtet wird. Vorzugsweise liegt der Brechungsindex von Zone 26 etwa zwischen 1.55 und 1.75. Am meisten vorzuziehen ist etwa 1.65. Geeignete Materialien für die Zone mit hohem Brechungsindex 26 sind kommerziell leicht verfügbar und werden in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung für Fachleute offensichtlich sein. Gemäß der oben erwähnten, bei weitem vorzuziehenden Ausführungsform niedrigen Emissionsvermögens aus einem Glassubstrat und unter Verwendung von Zinnoxid für Schicht 14 und Zone 22, ist Zone 24 etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) stark und besteht im wesentlichen aus Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von etwa 1.44, und Zone 26 ist etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) stark und besteht im wesentlichen entweder aus Aluminiumoxid, Al&sub2;O&sub3;, oder einer homogenen Zusammensetzung von Siliziumdioxid und Zinnoxid, SiO&sub2;/SnO&sub2;, mit einem Brechungsindex von etwa 1.65. Weitere geeignete Materialien umfassen zum Beispiel Mischungen von Materialien, die oben in Tabelle A und B aufgeführt sind. In Anbetracht der vorliegenden Offenbarung wird es für Fachleute offensichtlich sein, daß, wenn ein Material mit einem relativ höheren Brechungsindex für den Film mit niedrigem Brechungsindex, also für die Zone der ersten Gradientenstufe verwendet wird, wie etwa Aluminiumoxid mit einem Brechungsindex von etwa 1.65, dann selbstverständlich ein Material mit einem noch höheren Brechungsindex für Zone 26 ausgewählt werden muß. Aus der obigen Beschreibung kann man erkennen, daß in mindestens einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in Abb. 1 veranschaulicht, alle Lagen von Beschichtung 14 aus Zinnoxid, Siliziumdioxid oder einer Mischung beider gebildet werden. Durch Verwendung von so wenigen Materialien für die Bildung der Beschichtung kann ein bedeutender Vorteil bei deren Herstellung erzielt werden. Verschiedene Verfahren zur Bildung von Beschichtungen der vorliegenden Erfindung sind kommerziell leicht verfügbar und Fachleuten wohlbekannt. Bevorzugte Verfahren zur Abscheidung der antiirisierenden Schicht 20 und der optisch wirksamen Schicht 18 umfassen beispielsweise Vakuum-Zerstäuben (Sputtern), Sol-Gel- und pyrolytische Abscheidung, einschließlich Sprühpyrolyse und chemisches Aufdampfen (CVD). Es sollte erkennbar sein, daß der Brechungsindex der in den Lagen der Beschichtung der vorliegenden Erfindung verwendeten Materialien leicht variieren kann, in Abhängigkeit vom Verfahren, das zu ihrer Abscheidung benutzt wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf Abb. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Speziell umfaßt der im wesentlichen durchsichtige Glasereiartikel 50 ein im wesentlichen transparentes Glassubstrat 52. Die im wesentlichen transparente Beschichtung 54 ruht auf der Oberfläche 56 des Glassubstrats 52. Die Beschichtung 54 umfaßt eine optisch wirksame Schicht 58, die der Atmosphäre ausgesetzt ist, und eine antiirisierende Schicht 60 zwischen dem Substrat 52 und der optisch wirksamen Schicht 58. Wie im Fall der Ausführungsform von Abb. 1 kann die antiirisierende Schicht 60 dazu benutzt werden, sichtbares Irisieren aus der dünnen Filmbeschichtung zu entfernen, was entweder zu einem farblosen Aussehen führt oder eine einzelne, im wesentlichen einheitliche, gedämpfte, schwach wahrnehmbare Farbe liefert. In jedem Fall erfüllt die antiirisierende Schicht eine solche Funktion, ohne daß die wünschenswerten optischen Eigenschaften der optisch wirksamen Schicht 58 wesentlich beeinträchtigt oder verhindert werden, umfassend Transmission im sichtbaren Bereich, Infrarot-Reflexionsvermögen, UV-Reflexionsvermögen, niedriges Emissionsvermögen und/oder elektrische Leitfähigkeit, in Abhängigkeit von der bestimmten optisch wirksamen, in der Beschichtung verwendeten Lage. Vorzugsweise ist die optisch wirksame Schicht 58 eine Schicht niedrigen Emissionsvermögens aus Zinnoxid oder dergleichen mit einer Dicke von etwa 0.7 µm (7000 Angstrom). Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ist die Beschichtung 54 eine im wesentlichen transparente Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens, worin die optisch wirksame Schicht 58 etwa 0.2 bis 1.0 µm (2000 bis 10000 Angstrom) dick ist, besser etwa zwischen 0.2 und 0.5 µm (2000 bis 5000 Angstrom), am besten etwa zwischen 0.35 und 0.4 µm (3500 bis 4000 Angstrom) dick, mit einem Brechungsindex (über den Bereich sichtbarer Wellenlängen) zwischen etwa 1.7 und 2.5, am besten etwa 1.9 (gemessen bei 550 nm Wellenlänge). Geeignete Materialien für Schicht 58 umfassen die für die optisch wirksame Schicht 18 der Ausführungsform in Abb. 1 oben beschriebenen. Bei weitem vorzuziehen ist eine Zinnoxidschicht mit einem Brechungsindex von etwa 1.9 und einer im wesentlichen einheitlichen Dicke von etwa 0.35 bis 0.4 µm (3500 bis 4000 Angstrom).
Schicht 60 in der Ausführungsform von Abb. 2 besteht im wesentlichen aus einer Zone mit hohem Brechungsindex 62 direkt auf der Oberfläche 56 des Glassubstrates 52, gefolgt von vier Zonen mit Gradientenstufe. Schicht 60 ist weniger dick als die Schicht 58 mit niedrigem Emissionsvermögen. Der Brechungsindex von Zone 62 ist höher als der des Substrates 52, vorzugsweise liegt er etwa zwischen 1.6 und 2.5, am besten etwa bei 1.9. Die für die Zone 22 mit hohem Brechungsindex oben beschriebenen Materialien in der Ausführungsform von Abb. 1 sind auch für die Zone 62 mit hohem Brechungsindex in der Ausführungsform von Abb. 2 geeignet. Die bevorzugte Dicke der Zone 62 mit hohem Brechungsindex liegt etwa zwischen 0.01 und 0.05 µm (100 bis 500 Angstrom), noch bevorzugter etwa zwischen 0.01 und 0.03 µm (100 bis 300 Angstrom). Zinnoxid ist für Zone 62 bei weitem vorzuziehen, da es einen hohen Brechungsindex von etwa 1.9 besitzt, durchsichtig ist, sich einfach einheitlich abscheiden läßt stabil gegen Umwelteinflüsse und verträglich mit anderen Materialien des Glasereiartikels ist.
Eine erste Zone mit Gradientenstufe, die Zone mit niedrigem Brechungsindex 64, wird direkt auf der Zone mit hohem Brechungsindex 62 abgeschieden. Geeignete Materialien für die Zone mit niedrigem Brechungsindex 64 umfassen jene, die für die Zone mit niedrigem Brechungsindex 24 der Ausführungsform von Abb. 1 oben beschrieben wurden. Vorzugsweise besitzt Zone 64 einen Brechungsindex etwa zwischen 1.0 und 1.9, besser zwischen 1.4 und 1.5, am besten um 1.44. Die Dicke von Zone 64 beträgt bevorzugt etwa zwischen 0.01 und 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom). Am meisten vorzuziehen ist eine Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von zirka 1.44 und einer im wesentlichen einheitlichen Dicke etwa zwischen 0.01 und 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom).
Die Zone mit niedrigem Brechungsindex 64 ist direkt zwischen der Zone mit hohem Brechungsindex 62 und einer zweiten Zone mit hohem Brechungsindex, der zweiten Zone mit Gradientenstufe 66, eingeschlossen. Der zweiten Zone mit hohem Brechungsindex in der Ausführungsform von Abb. 2 folgen zwei zusätzliche Zonen mit Gradientenstufe 68 und 70, von denen jede einen höheren Brechungsindex als die vorhergehende Zone besitzt. Insbesondere wird Zone 66 direkt auf der Zone mit niedrigem Brechungsindex 64 abgeschieden und hat einen höheren Brechungsindex als Zone 64. In der bevorzugten Ausführungsform, worin die Zone mit niedrigem Brechungsindex 64 einen Brechungsindex von etwa 1.44 besitzt, hat Zone 66 also einen Brechungsindex etwa zwischen 1.5 und 1.6, am besten einen Brechungsindex von zirka 1.55. Geeignete Materialien für Zone 66 umfassen eine beliebige der zahlreichen Mischungen aus den obigen Tabellen A und B. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Unterzone 66 etwa zwischen 0.01 und 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom).
Die nächste Zone mit Gradientenstufe, Zone 68, wird direkt auf Zone 66 abgeschieden und besitzt einen höheren Brechungsindex als Zone 66. Vorzugsweise liegt der Brechungsindex von Zone 68 etwa zwischen 1.6 und 1.7, am besten zirka 1.65. Die Dicke von Unterzone 66 liegt vorzugsweise etwa zwischen 0.01 und 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom). Geeignete Materialien umfassen jene, die für die zweite Zone mit hohem Brechungsindex 26 der Ausführungsform von Abb. 1 oben aufgeführt sind, einschließlich Aluminiumoxid und einer Mischung aus Siliziumdioxid und Zinnoxid, wobei letztere vorzuziehen ist, da sie sich leicht abscheiden läßt, durchsichtig und verträglich mit anderen Materialien der bevorzugten Ausführungsform ist und die Materialien allgemein verbreitet sind.
Schließlich wird die letzte Zone mit Gradientenstufe, Zone 70, direkt auf Zone 68 abgeschieden und befindet sich direkt unter der optisch wirksamen Schicht 58. Sie besitzt einen höheren Brechungsindex als Zone 68 und einen niedrigeren als Schicht 58, vorzugsweise etwa zwischen 1.7 und 1.8, am besten zirka 1.75. Geeignete Materialien sind kommerziell leicht erhältlich und werden angesichts der vorliegenden Offenbarung für Fachleute offensichtlich sein. Bevorzugte Materialien umfassen Mischungen der oben in Tabelle A und Tabelle B aufgelisteten Substanzen.
Wie im Fall der Ausführungsform von Abb. 1 kann die Beschichtung 54 mit jedem der verschiedenen, kommerziell bekannten und verwendeten Abscheidungsverfahren hergestellt werden, einschließlich Sputtern, Sprühpyrolyse, Sol-Gel-Deposition und chemisches Aufdampfen. Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

BEISPIEL 1

Natrium-Kalk-Floatglas wird in einem Laboratoriums-Förderbandofen auf etwa 600ºC erhitzt. Eine Gasmischung, bestehend aus 7.0% Difluorethan, 0.4% Wasser, 0.4% Zinntetrachlorid und als Rest Stickstoff, wird über das erhitzte Glas geleitet, was zur Abscheidung eines ungefähr 0.027 µm (270 Angstrom) dicken Zinnoxidfilms führt. Der Zinntetrachlorid- und Wasserdampf werden bis unmittelbar vor der Reaktion getrennt gehalten. Ein zweiter Film aus Siliziumdioxid wird über dem Zinnoxidfilm abgeschieden, indem man eine Gasmischung, bestehend aus 0.4% Silan, 60% Sauerstoff und als Rest Stickstoff, über das erhitzte Glas leitet. Der zweite Film ist ungefähr 0.014 µm (140 Angstrom) dick. Ein dritter Film aus Aluminiumoxid bildet sich, indem man eine Gasmischung aus 0.1% Diethylaluminiumchlorid, 10% Distickstoffoxid und dem Rest Stickstoff über das erhitzte Glas leitet. Die Reaktanden werden bis unmittelbar vor der Reaktion getrennt gehalten. Die Dicke dieser Schicht beträgt ungefähr 0.017 µm (170 Angstrom). Eine dicke Schicht Zinnoxid, etwa 0.35 µm (3500 Angstrom) dick, entsteht dadurch, daß man eine Gasmischung über das Glas leitet, die die gleiche Zusammensetzung hat wie die für den ersten Zinnoxidfilm verwendete Gasmischung. Das entstandene Produkt hat eine Farbreinheit von zirka 3% und einen Infrarot-Emissionskoeffizienten von zirka 0.2.

Claims

1. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel, umfassend ein im wesentlichen transparentes Substrat (12) mit einer im wesentlichen transparenten Beschichtung (14) auf einer Oberfläche (16) davon, wobei diese Beschichtung (14) eine optisch wirksame Schicht (18) mit einem höheren Brechungsindex als jener des Substrats (12) umfaßt, und eine antiirisierende Schicht (20), die zwischen der Substratoberfläche (16) und der optisch wirksamen Schicht (18) angeordnet ist, wobei die antiirisierende Schicht (20) weniger dick ist als die optisch wirksame Schicht (18) und auf der Substratoberfläche eine Zone mit hohem Brechungsindex (22) umfaßt, deren Brechungsindex mit dem Abstand von der Substratoberfläche im wesentlichen konstant bleibt und höher als der des Substrats (12) ist, und mehrere Zonen mit Gradientenstufe (24, 26) über der Zone mit hohem Brechungsindex (22), wobei der Brechungsindex jeder dieser Zonen mit Gradientenstufe mit dem Abstand von der Substratoberfläche (16) im wesentlichen konstant bleibt und höher als der jeder anderen Zone mit Gradientenstufe ist, die näher an der Substratoberfläche liegt, wobei eine erste Zone mit Gradientenstufe (24) direkt über der Zone mit hohem Brechungsindex (22) einen Brechungsindex besitzt, der niedriger als jener der Zone mit hohem Brechungsindex (22) ist.

2. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 1, worin der Brechungsindex der ersten Zone mit Gradientenstufe kleiner ist als der Brechungsindex des Substrates.

3. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 1, worin der Brechungsindex einer zweiten Zone mit Gradientenstufe direkt über der ersten Zone mit Gradientenstufe niedriger ist als der Brechungsindex der optisch wirksamen Schicht.

4. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 1, worin das Substrat Glas ist und die Zone mit hohem Brechungsindex der antiirisierenden Schicht einen Brechungsindex im Bereich von etwa 1.6 bis 2.5 besitzt.

5. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 4, worin die erste Zone mit Gradientenstufe einen Brechungsindex im Bereich von etwa 1.0 bis 1.9 besitzt.

6. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 5, worin die zweite Zone mit Gradientenstufe einen Brechungsindex im Bereich von etwa 1.55 bis 1.75 besitzt.

7. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 6, worin die zweite Zone mit Gradientenstufe direkt unter der optisch wirksamen Schicht liegt.

8. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 7, worin das Substrat Glas ist, die optisch wirksame Schicht ungefähr 0.2 bis 1.0 µm (2000 bis 10000 Angstrom) dick ist und im wesentlichen aus SnO&sub2; besteht, die Zone mit hohem Brechungsindex etwa 0.01 bis 0.03 µm (100 bis 300 Angstrom) dick ist und im wesentlichen aus Material besteht, das aus einer ersten Gruppe, bestehend aus SnO&sub2;, Si&sub3;N&sub4;, SiO, ZnO, In&sub2;O&sub3;, V&sub2;O&sub5;, WO&sub3;, Nb&sub2;O&sub5;, Ta&sub2;O&sub5;, ZrO&sub2;, CeO&sub2;, ZnS, TiO&sub2; und einer Mischung irgendwelcher dieser Substanzen, ausgewählt wird; die erste Zone mit Gradientenstufe etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und im wesentlichen aus Material besteht, das aus einer zweiten Gruppe, bestehend aus Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, Silikonpolymer der Formel [(CH&sub3;)&sub2;SiO]n, MgF&sub2;, Na&sub3;AIF&sub6; und einer Mischung irgendwelcher dieser Substanzen, ausgewählt wird, und die zweite Zone mit Gradientenstufe etwa 0.02 bis 0.05 µm (200 bis 500 Angstrom) dick ist und im wesentlichen aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Al&sub2;O&sub3; und einer geeigneten Mischung von Materialien aus dieser ersten Gruppe und dieser zweiten Gruppe, ausgewählt wird.

9. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 7, worin das Substrat Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1.5 ist, die optisch wirksame Schicht ungefähr 0.2 bis 0.5 µm (2000 bis 5000 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.9 besitzt, die Zone mit hohem Brechungsindex ungefähr 0.01 bis 0.05 µm (100 bis 500 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.9 besitzt, die erste Zone mit Gradientenstufe ungefähr 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.44 besitzt, und die zweite Zone mit Gradientenstufe ungefähr 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.65 besitzt.

10. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 9, worin die optisch wirksame Schicht und die Zone mit hohem Brechungsindex jeweils im wesentlichen aus Zinnoxid bestehen, die erste Zone mit Gradientenstufe im wesentlichen aus Siliziumdioxid besteht, und die zweite Zone mit Gradientenstufe im wesentlichen aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Al&sub2;O&sub3; und einer Mischung aus SnO&sub2; und SiO&sub2;, ausgewählt wird.

11. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 1, worin diese mehrfachen Zonen mit Gradientenstufe aus drei Zonen mit Gradientenstufe bestehen, wobei der Brechungsindex der ersten Zone mit Gradientenstufe kleiner ist als der des Substrates, eine zweite Zone mit Gradientenstufe sich direkt über der ersten Zone mit Gradientenstufe befindet, und eine dritte Zone mit Gradientenstufe sich direkt über der zweiten Zone mit Gradientenstufe und direkt unter der optisch wirksamen Schicht befindet, und die dritte Zone mit Gradientenstufe einen Brechungsindex besitzt, der kleiner als jener der optisch wirksamen Schicht ist.

12. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 11, worin das Substrat Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1.5 ist, die optisch wirksame Schicht ein etwa 0.2 bis 1.0 µm (2000 bis 10000 Angstrom) dicker Film niedrigen Emissionsvermögens mit einem Brechungsindex von zirka 1.7 bis 2.5 ist, die Zone mit hohem Brechungsindex etwa 0.01 bis 0.03 µm (100 bis 300 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.9 bis 2.1 besitzt, die erste Zone mit Gradientenstufe etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.4 bis 1.5 besitzt, die zweite Zone mit Gradientenstufe etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.5 bis 1.6 besitzt, und die dritte Zone mit Gradientenstufe etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex von etwa 1.6 bis 1.7 besitzt.

13. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel nach Anspruch 12, worin die optisch wirksame Schicht etwa 0.35 bis 0.4 µm (3500 bis 4000 Angstrom) dick ist und im wesentlichen aus Zinnoxid mit einem Brechungsindex von zirka 1.9 besteht, die Zone mit hohem Brechungsindex im wesentlichen aus Zinnoxid mit einem Brechungsindex von zirka 1.9 besteht, die erste Zone mit Gradientenstufe im wesentlichen aus Siliziumdioxid besteht und einen Brechungsindex von zirka 1.44 besitzt, die zweite Zone mit Gradientenstufe einen Brechungsindex von zirka 1.55 besitzt und die dritte Zone mit Gradientenstufe einen Brechungsindex von zirka 1.65 besitzt.

14. Ein im wesentlichen durchsichtiger Glasereiartikel, umfassend ein im wesentlichen transparentes Glassubstrat mit einem Brechungsindex von etwa 1.5 und eine im wesentlichen transparente Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens auf einem Bereich der Oberfläche des Substrates, wobei die Beschichtung eine optisch wirksame Schicht umfaßt, die der Atmosphäre ausgesetzt ist und im wesentlichen aus etwa 0.2 bis 0.5 µm (2000 bis 5000 Angstrom) dickem Zinnoxid mit einem Brechungsindex von zirka 1.9 besteht, und eine antiirisierende Schicht zwischen der Substratoberfläche und der optisch wirksamen Schicht, wobei die antiirisierende Schicht weniger dick ist als die optisch wirksame Schicht und im wesentlichen aus einer Zone mit hohem Brechungsindex aus etwa 0.01 bis 0.03 µm (100 bis 300 Angstrom) dickem Zinnoxid besteht mit einem Brechungsindex von - zirka 1.9, direkt auf der Substratoberfläche, einer ersten Zone mit Gradientenstufe aus Siliziumdioxid, etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick, mit einem Brechungsindex von zirka 1.44, direkt auf der Zone mit hohem Brechungsindex, und einer zweiten Zone mit Gradientenstufe, etwa 0.01 bis 0.04 µm (100 bis 400 Angstrom) dick und aus Material, das aus der Gruppe, bestehend aus einer SiO&sub2;/SnO&sub2;-Mischung und Al&sub2;O&sub3;, ausgewählt wird, mit einem Brechungsindex von zirka 1.65, direkt auf der ersten Zone mit Gradientenstufe und direkt unter der optisch wirksamen Schicht.

15. Ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen durchsichtigen Glasereiartikels, umfassend die Abscheidung einer im wesentlichen transparenten Beschichtung auf einer Oberfläche eines im wesentlichen transparenten Substrates, wobei die Beschichtung eine optisch wirksame Schicht und eine antiirisierende Schicht zwischen der Substratoberfläche und der optisch wirksamen Schicht umfaßt, wobei diese Abscheidung folgende Schritte umfaßt: zunächst die Abscheidung der antiirisierenden Schicht, indem eine Zone mit hohem Brechungsindex direkt auf der Substratoberfläche abgeschieden wird, wobei die Zone mit hohem Brechungsindex einen Brechungsindex besitzt, der höher als der des Substrates ist, dann die Abscheidung von mehrfachen Zonen mit Gradientenstufe direkt über der Zone mit hohem Brechungsindex, umfassend mindestens eine erste Zone mit Gradientenstufe mit einem im wesentlichen konstanten Brechungsindex, der niedriger als jener der Zone mit hohem Brechungsindex ist, und eine zweite Zone mit Gradientenstufe direkt über der ersten Zone mit Gradientenstufe mit einem im wesentlichen konstanten Brechungsindex, der höher ist als jener der ersten Zone mit Gradientenstufe; und dann der Abscheidung der optisch wirksamen Schicht direkt über der antiirisierenden Schicht, wobei die optisch wirksame Schicht 0.2 bis 1.0 µm (2000 bis 10000 Angstrom) dick ist und einen Brechungsindex besitzt, der größer ist als der Brechungsindex einer beliebigen dieser mehrfachen Zonen mit Gradientenstufe.

16. Ein Verfahren nach Anspruch 15, worin jede Abscheidung durch pyrolytische Abscheidung stattfindet.