EP3145887A1 - Substrat muni d'un empilement a couches métalliques partielles, vitrage, utilisation et procédé. - Google Patents

Substrat muni d'un empilement a couches métalliques partielles, vitrage, utilisation et procédé.

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Publication number
EP3145887A1
EP3145887A1 EP15731643.1A EP15731643A EP3145887A1 EP 3145887 A1 EP3145887 A1 EP 3145887A1 EP 15731643 A EP15731643 A EP 15731643A EP 3145887 A1 EP3145887 A1 EP 3145887A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
antireflection
substrate
stack
discontinuous metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15731643.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier CAILLET
Jean-Carlos LORENZZI
Benoit Georges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
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    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the invention relates to a transparent substrate, in particular a mineral rigid material such as glass, said substrate being coated with a stack of thin layers comprising one or more functional layers that can act on the solar radiation and / or the radiation. long wave infrared.
  • the invention more particularly relates to a substrate, in particular a transparent glass substrate, provided with a stack of thin layers comprising an alternation of "n" metal functional layers, in particular of functional layers based on silver or metal alloy containing silver, and "(n + 1)" antireflection coatings, with n integer> 1, so that the or each functional layer is disposed between two antireflection coatings.
  • Each antireflection coating comprises at least one antireflection layer and each coating is preferably composed of a plurality of layers, of which at least one or even each layer is an antireflection layer.
  • the concept of antireflection layer is here synonymous with that of dielectric layer; the notion of dielectric layer being used especially in opposition to the concept of metal functional layer, which by its metallic nature can not be dielectric.
  • the invention relates more particularly to the use of such substrates for manufacturing thermal insulation and / or sun protection glazings.
  • These glazings can be intended both to equip buildings and vehicles, especially in order to reduce the air conditioning effort and / or to prevent excessive overheating (so-called “solar control” glazing) and / or to reduce the amount of energy dissipated to the outside (so-called “low emissive” glazing) driven by the ever increasing importance of glazed surfaces in buildings and vehicle interiors.
  • These substrates can in particular be integrated in electronic devices and the stack can then serve as an electrode for the conduction of a current (illuminating device, display device, panel photovoltaic, electrochromic glazing, ...) or can be integrated into glazing having particular functionalities, such as, for example, heated windows.
  • a type of layer stack known to give substrates such properties consists of a functional metallic layer with infrared reflection properties and / or solar radiation, especially a metallic functional layer based on silver or of metal alloy containing silver or completely silver.
  • the functional metal layer is thus disposed between two antireflection dielectric coatings each in general comprising several layers which are each made of an antireflection material of the nitride type and in particular silicon nitride or aluminum or oxide type.
  • a blocking coating is however sometimes interposed between one or each antireflection coating and the functional metal layer, the blocking coating disposed under the functional layer towards the substrate protects it during a possible heat treatment at high temperature, the bending type and and / or quenching and the blocking coating disposed on the functional layer opposite the substrate protects this layer from possible degradation during the deposition of the upper antireflection coating and during a possible high temperature heat treatment, such as bending and / or quenching.
  • each functional metal layer is a complete layer, that is to say is formed on the entire surface and over its entire thickness of the metal material considered.
  • the adhesion energy between a complete silver layer and the antireflection layers is very low, of the order of approximately 1 J / m 2 , and the adhesion energy between two antireflection layers is five to nine times higher. high that the one between silver and another anti-reflective layer.
  • the adhesion energy of a stack comprising at least one silver-based or silver-based functional layer is therefore limited by this low adhesion energy of a complete metallic functional layer with the other materials.
  • the inventors have been interested in the possibility of depositing stacks of thin layers with one or more metal layers and with for several, and preferably at most two, metal layers a thickness less than the minimum thickness required to obtain a complete layer in the conditions considered.
  • the inventors have found that high mechanical strengths, and even, even more surprisingly, high chemical resistance, could be obtained for stacks comprising two discontinuous metal layers arranged, for one between the substrate and a single or a first functional layer. continuous metal of one stack and for the other above the single or the last continuous metallic functional layer of the stack.
  • the inventors have found that the stacks thus produced were transparent, without haze or without iridescence, and with colors, both in transmission and in reflection, which could be similar to those obtained with the stacks.
  • functional metallic layer (s) complete.
  • VLT The light transmission
  • the object of the invention is therefore, in its broadest sense, a substrate according to claim 1.
  • This substrate is coated on one side of a stack of thin layers comprising at least one metal or silver-based functional layer having a thickness e of between 7 nm and 20 nm by integrating these values and two antireflection coatings, said antireflection coatings each comprising at least one antireflection layer, said functional layer being disposed between the two antireflection coatings.
  • Said stack comprises two discontinuous metal layers each having a thickness e 'between 0.5 nm and 5 nm by integrating these values, a lower discontinuous metal layer being situated between on the one hand said face and on the other hand a single or the first metallic functional layer starting from said face and an upper discontinuous metal layer being located above a single or the last metallic functional layer from said face.
  • each discontinuous metallic layer thus deposited is a self-structured layer having a structuring in the form of islands connected together, with uncovered areas between the islands.
  • Said lower discontinuous metal layer is preferably located inside a lower antireflection coating, with an antireflection layer on each side and the upper discontinuous metal layer is preferably located inside an upper antireflection coating, the last anti-reflective coating of the stack starting from the substrate, with an antireflection coating on each side.
  • said stack of thin layers comprises several metal functional layers, in particular several silver or silver-based metal functional layers, preferably none of the antireflection coatings which are located between two metallic functional layers comprise discontinuous metallic layer. having a thickness between 0.5 nm and 5 nm by integrating these values.
  • each discontinuous metal layer may have a thickness e 'between 0.5 nm and 2 nm by integrating these values.
  • each discontinuous metal layer is located firstly directly on an antireflection layer having a refractive index at 550 nm of at least 1.9 and secondly directly under an antireflection layer having a refractive index at 550 nm. at least 1, 9;
  • the refractive index of said directly lower antireflection layer is preferably identical to the refractive index of said directly higher antireflection layer.
  • each discontinuous metal layer is located firstly directly on an antireflection layer having an optical thickness at 550 nm of between 1 nm and 8 nm by integrating these values, or even between 2 nm and 6 nm by integrating these values and secondly directly under an antireflection layer having an optical thickness at 550 nm between 1 nm and 8 nm by integrating these values, or even between 2 nm and 6 nm by integrating these values. Since these discontinuous metal layers are not continuous, this makes it possible to have a direct contact between the antireflection layers which surround each discontinuous metallic layer. These areas have a strong membership.
  • discontinuous layer in the sense of the present invention, it should be understood that when considering a square of any size on the surface of the stack according to the invention, then, in this square, the discontinuous functional layer is preferably, only over 50% to 98% of the area of the square, or even 53% to 83% of the area of the square, or even 63% to 83% respectively.
  • the square considered is located in a main part of the coating; it is not within the scope of the invention to achieve a particular edge or a particular contour which would then be hidden for the end use.
  • this type of self-structured discontinuous metallic layer has an adhesion energy greater than a continuous metallic functional layer and its optical properties (light transmission, light reflection and emissivity) are reduced while remaining within acceptable ranges for some specific applications.
  • each discontinuous metal layer is silver-based or is silver.
  • each discontinuous metal layer is not in direct contact, either below or above, with a continuous metal layer.
  • said antireflection coating placed under each metallic functional layer comprises an antireflection layer of average index of a material having a refractive index of between 1.8 and 2.2 at 550 nm, this antireflection layer having a mean index preferably being oxide base and / or this antireflection layer of average index preferably having a physical thickness of between 5 and 35 nm.
  • said antireflection coating disposed between the face and a first or only metallic functional layer comprises a high index antireflection layer made of a material having a refractive index of between 2.3 and 2.7 at 550 nm, this antireflection layer; with a high index preferably being based on oxide and / or said high index antireflection layer preferably having a physical thickness of between 5 and 25 nm.
  • the antireflection coating disposed above a first or only metallic functional layer, opposite the face comprises an antireflection layer of average index of a material having a refractive index of between 1.8 and 2.2 to 550 nm, this antireflection layer of average index preferably being based on oxide and / or said antireflection layer of average index preferably having a physical thickness of between 5 and 35 nm.
  • the antireflection coating disposed above a first or only metallic functional layer, opposite the face comprises a high index antireflection layer made of a material having a refractive index of between 2.3 and 2.7 to 550 nm, said high index antireflection layer preferably being based on oxide and / or said high index antireflection layer preferably having a physical thickness of between 5 and 25 nm.
  • said stack comprises two or three silver or silver-based metal functional layers each having a thickness e of between 7 nm and 20 nm by integrating these values and said stack further comprises two discontinuous metal layers each having a thickness e '; between 0.5 nm and 5 nm by integrating these values, a lower discontinuous metal layer being situated between on the one hand said face and on the other hand a single or the first metallic functional layer starting from said face and a metal layer discontinuous upper being located above a single or the last metallic functional layer from said face;
  • said stack comprises two or three silver or silver-based metal functional layers each having a thickness e between 7 nm and 20 nm by integrating these values and said stacking further comprises only two discontinuous metal layers each having a thickness e 'between 0.5 nm and 5 nm by integrating these values, a lower discontinuous metal layer being located between on the one hand said face and on the other hand a single or the first metallic functional layer starting from said face and an upper discontinuous metal layer being located above a single or the last metallic functional layer from said face.
  • coating in the sense of the present invention, it should be understood that there may be a single layer or several layers of different materials inside the coating.
  • stacking it is necessary to understand a set of thin layers deposited on one another, without interposing between these layers of a mineral substrate (such as glass) or organic substrate (such as a plastic sheet).
  • the layer consists mainly of this material, that is to say that the chemical element of the material, or possibly the product of the material considered in its stable stoichiometric formula, constitutes at least 50%, as an atomic percentage of the layer under consideration.
  • metal functional layer refers to the deposition of an IR reflective layer and is continuous.
  • antireflection layer in the sense of the present invention, it should be understood that from the point of view of its nature, the material is “non-metallic", that is to say is not a metal. In the context of the invention, this term designates a material having an n / k ratio over the entire visible wavelength range (from 380 nm to 780 nm) equal to or greater than 5.
  • n denotes the actual refractive index of the material at a given wavelength and k represents the imaginary part of the refractive index at a given wavelength; the ratio n / k being calculated at a given wavelength.
  • the refractive index values given in this document are the values measured as usually at the wavelength of 550 nm.
  • said, or each discontinuous metal layer may have a thickness e ':
  • the stack according to the invention is deposited directly on the face of the substrate.
  • this functional layer may have a thickness of between 8 and 17 nm, or even between 10 and 15 nm, or even between 12 and 14 nm to achieve an effective low-emissive stack.
  • at least one metallic functional layer is deposited directly on a sub-blocking coating disposed between the functional layer and the antireflection coating underlying the functional layer and / or at least one functional layer.
  • the overblocking coating is deposited directly under an overblocking coating disposed between the functional layer and the antireflection coating overlying the functional layer and the underblocking coating and / or the overblocking coating comprises a thin nickel layer or titanium having a physical thickness of between 0.2 nm and 2.5 nm incorporating these values.
  • the last layer of the overlying antireflection coating, the furthest away from the substrate, may be oxide-based, and is preferably then deposited under stoichiometric conditions; it may in particular be based on titanium dioxide (made of TiO x ) or on the basis of mixed oxide of zinc and tin (in Sn z Zn y O x ).
  • the stack can thus comprise a last layer ("overcoat” in English), that is to say a protective layer, deposited preferably stoichiometric. This layer is found oxidized essentially stoichiometrically in the stack after deposition.
  • the invention furthermore relates to a multiple glazing unit comprising at least two substrates which are held together by a frame structure, said glazing effecting a separation between an outer space and an interior space, in which at least one spacer gas strip is disposed between the two substrates, a substrate being according to the invention.
  • the stack according to the invention is positioned in front of a double glazing unit, that is to say on one side of the glazing which is not protected by the intermediate gas blade because stacking is particularly resistant.
  • the glazing according to the invention incorporates at least the carrier substrate of the stack according to the invention, optionally associated with at least one other substrate.
  • Each substrate can be clear or colored.
  • At least one of the substrates may be colored glass in the mass. The choice of the type of coloration will depend on the desired level of light transmission and / or the colorimetric appearance sought for the glazing once its manufacture is complete.
  • the glazing according to the invention may have a laminated structure, in particular associating at least two rigid substrates of the glass type with at least one thermoplastic polymer sheet, in order to present a glass-like structure / thin-film stack / sheet (s) / glass / glass sheet.
  • the polymer may especially be based on polyvinyl butyral PVB, ethylene vinyl acetate EVA, PET polyethylene terephthalate, PVC polyvinyl chloride.
  • the invention furthermore relates to the use of two discontinuous metal layers according to the invention in a stack comprising at least one metallic functional layer based on silver or in silver having a thickness e between 7 nm and 20 nm by integrating these values and two antireflection coatings, said antireflection coatings each comprising at least one antireflection layer, said functional layer being disposed between the two antireflection coatings, said stack comprising two discontinuous metal layers each having a thickness e 'between 0.5 nm and 5 nm by integrating these values, a lower discontinuous metal layer being situated between on the one hand said face and on the other hand a single or the first metallic functional layer starting from said face and an upper discontinuous metal layer being located above a single or the last metallic functional layer from said face.
  • said stack comprises only these two discontinuous metal layers, the one that is lower and the one that is higher, without other discontinuous metal layer.
  • the invention furthermore relates to a method for depositing two discontinuous metal layers according to the invention in a stack comprising at least one metallic or silver-based functional layer having a thickness e of between 7 nm and 20 nm by integrating these values and two antireflection coatings, said antireflection coatings each comprising at least one antireflection layer, said functional layer being disposed between the two antireflection coatings, said stack comprising two discontinuous metal layers each having a thickness e 'of between 0.5 nm and 5 nm; integrating these values, a lower discontinuous metal layer being located between firstly said face and secondly a single or first metallic functional layer starting from said face and an upper discontinuous metal layer being located above a single or last metallic functional layer starting from said face.
  • said stack comprises only these two discontinuous metal layers, the one that is lower and the one that is higher, without other discontinuous metal layer.
  • the present invention thus makes it possible to produce a stack of thin layers having, deposited on a transparent substrate, a visible light transmission T L > 50% and a light reflection in the visible R c (stack side) less than 20% and even less than 10% with relatively neutral colors in transmission and reflection, while having a lower emissivity than the substrate alone.
  • the present invention thus makes it possible to carry out a stack of thin films with 1, 2, 3, 4, or even more, functional layer (s) based on silver or silver and comprising two and preferably only two discontinuous metal layers, one lower and the other upper, so that the stack has high mechanical strength and / or high chemical resistance.
  • a functional monolayer stack with a discontinuous metal layer the discontinuous metal layer being deposited below the metallic functional layer;
  • a functional monolayer stack with two discontinuous metal layers with two discontinuous metal layers, a discontinuous metal layer being deposited above the metallic functional layer and a discontinuous metal layer being deposited below the metallic functional layer;
  • the light reflection R c in%, next to the stack, the substrate alone and examples 5, 5.0, 5.1 and 5.2 as a function of the wavelength ⁇ ;
  • a functional bilayer stack with two discontinuous metal layers with two discontinuous metal layers, a discontinuous metal layer being deposited beneath the first metallic functional layer and a discontinuous metal layer being deposited above the second metallic functional layer;
  • FIG. 14 shows a functional tri-layer stack with two discontinuous metal layers, a discontinuous metal layer being deposited below the first metallic functional layer and a discontinuous metal layer being deposited on top of the third metallic functional layer.
  • FIGS. 1 to 3 illustrate a structure of a functional monolayer stack 34 deposited on a transparent glass substrate, and more specifically on a face 31 of this substrate 30, in which the single functional layer 140, based on silver or of metal alloy containing silver and preferably only silver, is disposed between two antireflection coatings, the underlying antireflection coating 120 located below the functional layer 140 towards the substrate 30 and the overlying antireflection coating 160 disposed above the functional layer 140 opposite the substrate 30.
  • the single functional layer 140 based on silver or of metal alloy containing silver and preferably only silver
  • These two antireflection coatings 120, 160 each comprise at least one antireflection layer 128, 168.
  • the functional layer 140 may be deposited directly on a sub-blocking coating 130 placed between the underlying antireflection coating 120 and the functional layer 140 and, on the other hand, the functional layer 140 may be deposited directly under an overblocking coating 150 disposed between the functional layer 140 and the overlying antireflection coating 160.
  • the layers of under and / or overlocking although deposited in metallic form and presented as being metal layers, are in practice oxidized layers because their primary function is to oxidize during the deposition of the stack so to protect the functional layer.
  • This antireflection coating 160 may be terminated by an optional protective layer (not shown), in particular based on oxide, in particular under stoichiometric oxygen.
  • this glazing comprises two substrates 10, 30 which are held together by a frame structure 90 and which are separated one from the other by an interposed gas blade 15.
  • the glazing thus makes a separation between an outer space ES and an interior space IS.
  • the stack according to the invention because of its high mechanical strength, can be positioned in face 4 (on the innermost sheet of the building by considering the incident sense of sunlight entering the building and on its face turned inwards).
  • FIG. 4 illustrates this positioning (the incident direction of the solar light entering the building being illustrated by the double arrow) in face 4 of a stack 34 of thin layers positioned on an outer face 31 of the substrate 30 in contact with the outer space ES, the other face 29 of the substrate 30 being in contact with the spacer gas strip 15.
  • this double glazing structure one of the substrates has a laminated structure; however, there is no possible confusion because in such a structure, there is no intervening gas blade.
  • Example 1 is a reference example: it is a functional monolayer stack without any discontinuous metal layer;
  • Example 2 is a comparative example based on Example 1 and which further comprises, in the upper part of the functional monolayer stack (that is to say above this functional layer, starting with of the substrate), an absorbent metal layer 167 ';
  • Example 3 is an example according to the invention which is based on Example 1 and which further comprises, in the upper part of the functional monolayer stack, a discontinuous metallic layer 167, upper;
  • Example 4 is a comparative example which is based on Example 1 and which further comprises, in the lower part of the functional monolayer stack (that is to say between this functional layer and the substrate), a layer absorbent 123 ';
  • Example 5 is an example which is based on Example 1 and which further comprises, in the lower part of the functional monolayer stack, a discontinuous metallic layer 123, lower;
  • Example 6 is a comparative example based on Example 1 and which further comprises, in the lower part of the functional monolayer stack (that is to say between this functional layer and the substrate), a absorbent layer 123 'and which further comprises, in the upper part of the functional monolayer stack (that is to say above this functional layer, starting from the substrate), an absorbent layer 167';
  • Example 7 is an example which is based on Example 1 and which further comprises, in the lower part of the functional monolayer stack, a discontinuous metallic layer 123, which is smaller and which further comprises, in the upper part of the functional monolayer stack, a discontinuous metallic layer 167, upper;
  • the layer deposition conditions are:
  • i-layers of dielectric / antireflection material having an n / k ratio over the entire visible wavelength range greater than 5: Si 3 N layers 121, 121 ', 128, 162, 168, 169, 169' 4 : Al, or Ti0 2 , or ZnO
  • i-continuous metal functional layers in A material with infrared reflection properties and / or in solar radiation ii-overlock layers 150 for protecting the functional layer against a change in its nature during the deposition of the stacking: Ni, NiCr; their influence on the optical and energetic properties is generally ignored when they have a low thickness (equal to or less than 2 nm)
  • the stack of thin layers was deposited on a substrate, G, made of clear soda-lime glass with a thickness of 4 mm of the Planilux brand, distributed by the company SAINT-GOBAIN.
  • - T L indicates: the light transmission in the visible in%, measured according to the illuminant D65 at 2 °;
  • - RG indicates: the light reflection on the glass side (surface of the substrate opposite that on which the stack is deposited) in the visible in%, measured according to the illuminant D65 at 2 °;
  • a * c and b * c indicate the reflection color a * and b * in the LAB system measured according to the illuminant D65 at 2 °, side of the coated substrate (face 31)
  • Examples 1 to 3 of the stack disposed in face 3 of a double glazing comprising two 4 mm glass substrates separated from a 16 mm argon gas plate, the substrate carrying the stack being thus the second substrate traversed by incident solar light, and
  • This factor is determined by EN 410 and corresponds to the sum of the direct energy transmission through the glazing and the secondary heat transfer inwards.
  • a discontinuous metal layer, DML is a discontinuous layer which preferably has a surface occupation ratio (in proportion to the area of the layer which lies just below the discontinuous metal layer and which is covered by the discontinuous metal layer) of between 50% and 98%.
  • a discontinuous metal layer, DML is a layer which preferably comprises (at least 50% by atomic ratio) at least one of the metals chosen from the list: Ag, Au, Cu, Pt.
  • a discontinuous metal layer, DML is a layer which is preferably framed on each side, above and below, by a layer of dielectric / antireflection material, whose refractive index n is, preferably at least 1, 9.
  • Figure 5 shows, from left to right:
  • the thickness e of a DML when referring to the thickness e of a DML, it is not the thickness measured in the areas covered by the LMD or of an average thickness, but of the thickness that would be obtained if the layer was continuous.
  • This value is accessible by considering the deposition rate of the layer (or more precisely the rate of travel of the substrate in the deposition chamber of the metallic functional layer), the quantity of material sprayed per unit time, and the surface area. on which is operated the deposit. This thickness is very practical because it allows a direct comparison with the continuous functional layers.
  • the thickness e ' is thus the thickness that would be measured if the layer deposited was continuous.
  • the thickness of the functional layer is 10 nm, it It is necessary and sufficient to reduce the rate of travel of the substrate by half to obtain a functional layer thickness which is half, that is to say 5 nm.
  • the adhesion energy is approximately constant for a silver thickness greater than 5 nm: this energy is between 1.0 and 1.5 J / m 2 , which is pretty weak.
  • Table 1 below illustrates the geometric or physical thicknesses (and not the optical thicknesses) in nanometers of each of the layers of Examples 1 to 3, with reference to FIG.
  • the antireflection coating 120 disposed between the face 31 and the single metallic functional layer 140 comprises a high index antireflection layer 124 made of a material having a refractive index of between 2.3 and 2.7 at 550 nm, this antireflection layer 124 of high index preferably having a physical thickness of between 5 and 25 nm.
  • the antireflection coating 160 disposed above the single metallic functional layer 140 comprises an antireflection layer 162 of average index of a material having a refractive index of between 1.8 and 2.2 at 550 nm, this antireflection layer 162 of average index preferably having a physical thickness of between 5 and 35 nm.
  • Table 2 below illustrates the physical thicknesses in nanometers of each of the layers of Examples 4 and 5, with reference to FIG. Layer Ex. 4 Ex. 5
  • Table 3 below illustrates the physical thicknesses in nanometers of each of the layers of Examples 6 and 7, with reference to FIG.
  • Examples 2, 4 and 6 are comparable respectively to Examples 3, 5 and 7 since they all comprise a single metallic functional layer made of the same material (Ag) and of the same thickness; these examples are also comparable to Example 1 since it also comprises a single metallic functional layer made of the same material (Ag) and of the same thickness; the antireflection coatings are not identical in a series (series of Examples 2-3, series of Examples 4-5, series of Examples 6-7) to the other because their compositions have been optimized to try to obtain the best possible performance.
  • Examples 3, 5 and 7 comprising one (eg 3 and 5) or two (eg 7) DML layer (s) and compares these characteristics with those of Examples 2, 4 and 6 respectively.
  • a metal functional monolayer stack having a discontinuous metal layer in the upper antireflection coating (eg 3) which has a solar factor g higher than that of a functional metal monolayer stack having an absorbent metal layer in the upper antireflection coating (e.g. 2) for an almost identical visible light transmission;
  • a metal functional monolayer stack having a discontinuous metal layer in the lower antireflection coating (eg 5) which has a solar factor g higher than that of a functional metal monolayer stack having an absorbent metal layer in the lower antireflection coating (e.g. 4) for an almost identical visible light transmission;
  • a metal functional monolayer stack having a discontinuous metal layer in the lower antireflection coating and a discontinuous metal layer in the upper antireflection coating (eg 7) having a solar factor g higher than that of a functional metal monolayer stack having a layer absorbent metal in the lower antireflection coating and an absorbent metal layer in the lower antireflection coating (eg 6) for near identical light transmission.
  • FIGS. 6 to 8 show, respectively, the light transmission T L , the absorption Ab and the light reflection on the stack side R c as a function of the wavelength ⁇ (in nm) of Examples 1 to 3.
  • Figure 6 shows that the DML layer stack (eg 3) provides a light transmission in the visible which is very close to that obtained with the absorbent metal layer stack (eg 2); however, absorption is higher in the high and near infrared (from 550 nm to 1000 nm) with Example 3 than with Example 2, and the stack side reflection is lower in the high visible and in the near infrared (from 550 nm to 1000 nm) with Example 3 than with Example 2, which ultimately allows to obtain a higher solar factor for the same level of light transmission in the visible.
  • FIGS. 9 to 12 show, respectively, the light transmission TL, the absorption Ab, the substrate-side light reflection R G , and the stack-side light reflection R C as a function of the wavelength ⁇ (in nm) of the substrate G , alone, that is to say without any layer on one of these faces, of Example 5, and Examples 5.0, 5.1, 5.2 made on the basis of Example 5; these examples 5.0, 5.1, 5.2 have the only difference with example 5:
  • the thickness of the DML layer which is 0 nm (absence of DML layer) for example 5.0,
  • the thickness of the DML layer which is 0.9 nm for Example 5.1
  • the thickness of the DML layer which is 1.2 nm for Example 5.2.
  • the thickness range e 'from 0.9 to 1.2 nm for a discontinuous metal layer is particularly favorable for obtaining a relatively high light transmission in the visible (65-68% ) while having a light reflection on the glass side rather low (6-7%) and a light reflection side stacking quite low (8-9%).
  • the and / or each discontinuous metal layer 123, 167 is located firstly directly on a layer antireflection 121 ', 169' having a refractive index at 550 nm of at least 1, 9 and even in this case 2.3 because of the use of ⁇ 1 ⁇ 2 and secondly directly under an antireflection layer 121 , 169 having a refractive index at 550 nm of at least 1.9, and even in this case 2.3 because of the use of ⁇ 1 ⁇ 2, the refractive index of said antireflection layer 121 ', 169' directly below being here identical to the refractive index of said antireflection layer 121, 169 directly higher.
  • each DML layer 123, 167 has an absorption spectrum such that the absorption is relatively low in the wavelength range of 380 nm to 480 nm, relative to the absorption. in the wavelength range of 480 nm to 780 nm.
  • each DML layer 123, 167 it is not necessary for the and / or each DML layer 123, 167 to be in direct contact, either below or above, with a continuous metallic layer, since in this case the spectrum of The specific absorption of the DML layer coincides with the relatively constant absorption spectrum in the visible (from 380 nm to 780 nm) of the continuous metal layer which is in contact with it.
  • FIGS. 13 and 14 respectively illustrate a structure of a stack of functional bilayers and a structure of a stack of three functional tri-layers, deposited on a transparent glass substrate, and more precisely on a face 31 of this substrate.
  • Each functional layer 140 180, 220 which is preferably predominantly based on silver or metal alloy containing silver and more preferably solely silver, is disposed between two antireflection coatings, an underlying antireflection coating 120 , 160, 200 located below each functional layer 140, 180, 220 towards the substrate 30 and an overlying antireflection coating 160, 200, 240 disposed above each functional layer 140, 180, 220 on the opposite side substrate 30.
  • Each antireflection coating 120, 160, 200, 240 comprises at least one antireflection layer 128, 168, 208, 248.
  • FIG. 3 shows a stack 34 which comprises a metallic functional layer 140, preferably mainly based on silver or silver, which is the single metallic functional layer of the stack and two discontinuous metal layers 123, 167, one being located between on the one hand said face 31 and on the other hand the metallic functional layer 140 starting from said face 31 and the other being situated above the metallic functional layer 140 starting from said face 31.
  • a metallic functional layer 140 preferably mainly based on silver or silver, which is the single metallic functional layer of the stack and two discontinuous metal layers 123, 167, one being located between on the one hand said face 31 and on the other hand the metallic functional layer 140 starting from said face 31 and the other being situated above the metallic functional layer 140 starting from said face 31.
  • Figure 13 illustrates a similar solution for a functional bilayer stack.
  • This stack 35 comprises two metal functional layers 140, 180, preferably mainly based on silver or silver, and two discontinuous metal layers 123, 167, one being located between said face 31 and the other side. part of the first metal functional layer 140 starting from said face 31 and the other being located above the second metal functional layer 180 starting from said face 31.
  • Figure 14 illustrates a similar solution for a functional tri-layer stack 36.
  • This stack 36 comprises three metal functional layers 140, 180, 220, preferably mainly based on silver or silver and two discontinuous metal layers 123, 167, one being situated between on the one hand said face 31 and on the other hand, the first metallic functional layer 140 starting from said face 31 and the other being situated above the third metallic functional layer 220 starting from said face 31.
  • Using predominantly one (or more) noble metal of the Ag, Au, PT or Cu type makes it possible to deposit a DML in a simple and reliable manner by magnetron sputtering because this process makes it possible to manage growth well in islands; indeed, the selective absorption rests in particular on the plasmonic character of the metal which is made possible by an island structuring.

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Abstract

L'invention se rapporte à un substrat (30) revêtu sur une face (31) d'un empilement de couches minces (34, 35, 36) comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140, 180, 220) à base d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet (120, 160, 200, 240),lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet (124, 164, 204, 244), ladite couche fonctionnelle(140) étant disposée entre les deux revêtements antireflet (120, 160), caractérisé en ce que ledit empilement comporte deux couches métalliques discontinues (123, 167) présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs,une couche métallique discontinue inférieure (123) étant située entre d'une part ladite face (31) et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique (140)en partant de ladite face (31) et une couche métallique discontinue supérieure (167) étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique (140, 180, 220)en partant de ladite face (31).

Description

SUBSTRAT MUNI D'UN EMPILEMENT A COUCHES METALLIQUES PARTIELLES,
VITRAGE, UTILISATION ET PROCEDE L'invention concerne un substrat transparent notamment en un matériau rigide minéral comme le verre, ledit substrat étant revêtu d'un empilement de couches minces comprenant une ou plusieurs couches fonctionnelles pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde.
L'invention concerne plus particulièrement un substrat, notamment un substrat verrier transparent, muni d'un empilement de couches minces comportant une alternance de « n » couches fonctionnelles métalliques, notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de « (n + 1 ) » revêtements antireflet, avec n nombre entier > 1 , de manière à ce que la ou chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements antireflet. Chaque revêtement antireflet comporte au moins une couche antireflet et chaque revêtement étant, de préférence, composé d'une pluralité de couches, dont une couche au moins, voire chaque couche, est une couche antireflet. La notion de couche antireflet est ici synonyme de celle de couche diélectrique ; la notion de couche diélectrique étant utilisée surtout par opposition à la notion de couche fonctionnelle métallique, qui par sa nature métallique ne peut pas être diélectrique.
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation de tels substrats pour fabriquer des vitrages d'isolation thermique et/ou de protection solaire. Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les véhicules, en vue notamment de diminuer l'effort de climatisation et/ou d'empêcher une surchauffe excessive (vitrages dits « de contrôle solaire ») et/ou diminuer la quantité d'énergie dissipée vers l'extérieur (vitrages dits « bas émissifs ») entraînée par l'importance toujours croissante des surfaces vitrées dans les bâtiments et les habitacles de véhicules.
Ces substrats peuvent en particulier être intégrés dans des dispositifs électroniques et l'empilement peut alors servir d'électrode pour la conduction d'un courant (dispositif éclairant, dispositif d'affichage, panneau photovoltaïque, vitrage électrochrome, ...) ou peuvent être intégrés dans des vitrages présentant des fonctionnalités particulières, comme par exemple des vitrages chauffants.
Un type d'empilement de couches connu pour conférer aux substrats de telles propriétés est constitué d'une couche métallique fonctionnelle à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire, notamment une couche fonctionnelle métallique à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent ou complètement en argent.
Dans ce type d'empilement, la couche métallique fonctionnelle se trouve ainsi disposée entre deux revêtements diélectrique antireflet comportant chacun en général plusieurs couches qui sont chacune en un matériau antireflet du type nitrure et notamment nitrure de silicium ou d'aluminium ou du type oxyde.
Un revêtement de blocage est toutefois intercalé parfois entre un ou chaque revêtement antireflet et la couche métallique fonctionnelle, le revêtement de blocage disposé sous la couche fonctionnelle en direction du substrat la protège lors d'un éventuel traitement thermique à haute température, du type bombage et/ou trempe et le revêtement de blocage disposé sur la couche fonctionnelle à l'opposé du substrat protège cette couche d'une éventuelle dégradation lors du dépôt du revêtement antireflet supérieur et lors d'un éventuel traitement thermique à haute température, du type bombage et/ou trempe.
Actuellement, il est généralement souhaité que chaque couche fonctionnelle métallique soit une couche complète, c'est-à-dire soit constituée sur la totalité de sa surface et sur la totalité de son épaisseur du matériau métallique considéré.
L'homme du métier considère que pour un matériau donné (par exemple l'argent), dans les conditions habituelles de dépôt de ce matériau, une couche complète n'est obtenue qu'à partir d'une certaine épaisseur seulement.
L'énergie d'adhésion entre une couche d'argent complète et les couches antireflet est très faible, de l'ordre de 1 J/m2 environ, et l'énergie d'adhésion entre deux couches antireflet est cinq à neuf fois plus élevée que celle entre l'argent et une autre couche antireflet. L'énergie d'adhésion d'un empilement comportant au moins une couche fonctionnelle en argent ou à base d'argent est donc limitée par cette faible énergie d'adhésion d'une couche fonctionnelle métallique complète avec les autres matériaux.
Les inventeurs se sont intéressés à la possibilité de déposer des empilements de couches minces avec une ou plusieurs couches métalliques et avec pour plusieurs, et de préférence au plus deux, couches métalliques une épaisseur inférieure à l'épaisseur minimum requise pour obtenir une couche complète dans les conditions considérées.
Les inventeurs ont constatés que des résistances mécaniques élevées, et même, encore plus surprenant, des résistances chimiques élevées, pouvaient être obtenues pour des empilements comportant deux couches métalliques discontinues disposées, pour l'une entre le substrat et une seule ou une première couche fonctionnelle métallique continue d'un empilement et pour l'autre au-dessus de l'unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique continue de l'empilement.
En outre, les inventeurs ont constaté que les empilements ainsi réalisés étaient transparents, sans voile (« haze ») ou sans irisation, et avec des couleurs, tant en transmission qu'en réflexion, qui pouvaient être similaires à celles obtenues avec les empilements à couche(s) fonctionnelle(s) métalliques(s) complète(s).
Il est alors possible d'utiliser la plage spécifique d'absorption non uniforme dans le visible de telles couches métalliques discontinues pour obtenir des effets d'absorption spécifique dans certaines plages de longueur d'onde et de neutralisation de certaines caractéristiques de couleur (notamment la couleur en réflexion côté empilement ou côté substrat).
Il est par ailleurs possible, dans le cadre de l'invention, d'obtenir un facteur solaire plus élevé que dans le cas d'un empilement similaire ne comprenant aucune couche métallique discontinue ou comprenant une ou des couches absorbantes continues.
L'art antérieur connaît de la demande internationale de brevet N° WO 2011 /123402 des empilements à trois couches fonctionnelles métalliques, dont la couche fonctionnelle métallique qui est située entre les deux autres est une couche discontinue. Cette couche discontinue présente une absorption lumineuse dans le visible qui est élevée et il est écrit que le dépôt de cette couche métallique discontinue sur du stannate de zinc plutôt que de l'oxyde de zinc augmente l'absorption lumineuse dans le visible de l'empilement, c'est-à-dire de la couche discontinue métallique. Toutefois, les valeurs d'absorption lumineuse pour les exemples 1 à 5, 9, ainsi que pour le contre-exemple 6 ne sont pas indiquées.
Par ailleurs, les valeurs intégrées de transmission lumineuse, de réflexion lumineuse côté substrat ou côté empilement, ne sont pas indiquées ; pour l'empilement sur substrat seul (tableau 1 ), seules les couleurs après traitement thermique de trempe dans le système L*a*b* , en réflexion côté empilement, en réflexion côté substrat et en transmission, sont indiquées.
La transmission lumineuse (VLT) est indiquée pour les exemples 1 -4, mais uniquement après montage en double vitrage ; elle est en moyenne de 40 %.
L'invention a ainsi pour objet, dans son acception la plus large, un substrat selon la revendication 1 . Ce substrat est revêtu sur une face d'un empilement de couches minces comportant au moins une couche fonctionnelle métallique à base d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet. Ledit empilement comporte deux couches métalliques discontinues présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face.
Dans une variante préférée, ledit empilement comporte uniquement ces deux couches métalliques discontinues, celle qui est inférieure et celle qui est supérieure, sans autre couche métallique discontinue. Selon l'invention, chaque couche métallique discontinue ainsi déposée est une couche auto-structurée présentant une structuration sous la forme d'ilots connectés entre eux, avec des zones non couvertes entre les ilôts.
Ladite couche métallique discontinue inférieure est de préférence située à l'intérieur d'un revêtement antireflet inférieur, avec une couche antireflet de chaque côté et la couche métallique discontinue supérieure est de préférence située à l'intérieur d'un revêtement antireflet supérieur, le dernier revêtement antireflet de l'empilement en partant du substrat, avec une couche antireflet de chaque côté.
Dans le cas où ledit empilement de couches minces comporte plusieurs couches fonctionnelles métalliques, notamment plusieurs couches fonctionnelles métalliques à base d'argent ou en argent, de préférence, aucun des revêtements antireflet qui sont situés entre deux couches fonctionnelles métalliques ne comporte de couche métallique discontinue présentant une épaisseur comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs.
Au sens de l'invention, chaque couche métallique discontinue peut présenter une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 2 nm en intégrant ces valeurs.
De préférence chaque couche métallique discontinue est située d'une part directement sur une couche antireflet présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9 et d'autre part directement sous une couche antireflet présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9 ; Pour chaque couche métallique discontinue, l'indice de réfraction de ladite couche antireflet directement inférieure étant de préférence identique à l'indice de réfraction de ladite couche antireflet directement supérieure.
De préférence par ailleurs, chaque couche métallique discontinue est située d'une part directement sur une couche antireflet présentant une épaisseur optique à 550 nm comprise entre 1 nm et 8 nm en intégrant ces valeurs, voire comprise entre 2 nm et 6 nm en intégrant ces valeurs et d'autre part directement sous une couche antireflet présentant une épaisseur optique à 550 nm comprise entre 1 nm et 8 nm en intégrant ces valeurs, voire comprise entre 2 nm et 6 nm en intégrant ces valeurs. Comme ces couches métalliques discontinues ne sont pas continues, cela permet d'avoir un contact direct entre les couches antireflet qui entourent chaque couche métallique discontinue. Ces zones ont une adhésion forte. Une fissure éventuelle développée à l'interface la plus faible, donc celle entre la couche métallique discontinue et la couche antireflet adjacente, devra aussi se propager entre les deux couches antireflet pour avancer, ce qui demande une énergie plus élevée. C'est donc de cette façon que l'énergie d'adhésion de l'empilement à cet endroit se voit considérablement améliorée, en particulier par rapport à une couche absorbante continue.
Par « couche discontinue » au sens de la présente invention, il faut comprendre que lorsqu'est considéré un carré de dimensions quelconques à la surface de l'empilement selon l'invention, alors, dans ce carré, la couche fonctionnelle discontinue n'est présente, de préférence, que sur 50 % à 98 % de la surface du carré, voire sur 53 % à 83 % de la surface du carré, voire respectivement sur 63 % à 83 %.
Le carré considéré est situé dans une partie principale du revêtement ; il ne s'agit pas dans le cadre de l'invention de réaliser un bord particulier ou un contour particulier qui serait ensuite caché pour l'utilisation finale.
Selon l'invention, ce type de couche métallique discontinue auto- structurée présente une énergie d'adhésion supérieure à une couche fonctionnelle métallique continue et ses propriétés optiques (transmission lumineuse, réflexion lumineuse et émissivité) sont diminuées tout en restant dans des gammes acceptables pour certaines applications spécifiques.
De préférence, chaque couche métallique discontinue est à base d'argent ou est en argent.
De préférence, chaque couche métallique discontinue n'est pas en contact direct, ni en dessous, ni au-dessus, avec une couche métallique continue.
Il est possible par ailleurs que :
- ledit revêtement antireflet disposé sous chaque couche fonctionnelle métallique comporte une couche antireflet d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 1 ,8 et 2,2 à 550 nm, cette couche antireflet d'indice moyen étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nm.
- ledit revêtement antireflet disposé entre la face et une première ou l'unique couche fonctionnelle métallique comporte une couche antireflet d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nm, cette couche antireflet d'indice haut étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice haut présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nm.
- le revêtement antireflet disposé au-dessus d'une première ou l'unique couche fonctionnelle métallique, à l'opposé de la face, comporte une couche antireflet d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 1 ,8 et 2,2 à 550 nm, cette couche antireflet d'indice moyen étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nm.
- le revêtement antireflet disposé au-dessus d'une première ou l'unique couche fonctionnelle métallique, à l'opposé de la face, comporte une couche antireflet d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nm, cette couche antireflet d'indice haut étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice haut présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nm.
- ledit empilement comporte deux ou trois couches fonctionnelles métalliques à base d'argent ou en argent présentant chacune une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et ledit empilement comporte en outre deux couches métalliques discontinues présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face ;
- ledit empilement comporte deux ou trois couches fonctionnelles métalliques à base d'argent ou en argent présentant chacune une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et ledit empilement comporte en outre uniquement deux couches métalliques discontinues présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face.
Par « revêtement » au sens de la présente invention, il faut comprendre qu'il peut y avoir une seule couche ou plusieurs couches de matériaux différents à l'intérieur du revêtement.
Par « empilement », il faut comprendre un ensemble de couches minces déposées les unes sur les autres, sans interposition entre ces couches d'un substrat minéral (comme du verre) ou organique (comme une feuille de matière plastique).
Comme habituellement, par « couche à base d'un matériau » il faut comprendre que la couche est constituée majoritairement de ce matériau, c'est-à-dire que l'élément chimique du matériau, ou le cas échéant le produit du matériau considéré dans sa formule stœchiométrique stable, constitue au moins 50 %, en pourcentage atomique de la couche considérée.
Comme habituellement, « couche fonctionnelle métallique » désigne le dépôt d'une couche réfléchissant les IR et qui est continue.
Comme habituellement aussi, par « couche antireflet» au sens de la présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, le matériau est « non métallique », c'est-à-dire n'est pas un métal. Dans le contexte de l'invention, ce terme désigne un matériau présentant un rapport n/k sur toute la plage de longueur d'onde du visible (de 380 nm à 780 nm) égal ou supérieur à 5.
Il est rappelé que n désigne l'indice de réfraction réel du matériau à une longueur d'onde donnée et k représente la partie imaginaire de l'indice de réfraction à une longueur d'onde donnée ; le rapport n/k étant calculé à une longueur d'onde donnée. Les valeurs d'indice de réfraction indiquées dans le présent document sont les valeurs mesurées comme habituellement à la longueur d'onde de 550 nm.
Selon l'invention, ladite, ou chaque couche métallique discontinue peut présenter une épaisseur e' :
1 ,0 < e' < 4,5 nm, voire 1 ,0 < e' < 4,0 nm ; ou 2,0 < e' < 4,5 nm, voire 2,0 < e' < 4,0 nm, déposée sur une couche à base de dioxyde de titane Τ1Ό2, ou
1 ,0 < e' < 4,5 nm, voire 1 ,0 < e' < 4,0 nm ; ou 2,0 < e' < 4,5 nm, voire 2,0 < e' < 4,0 nm, déposée sur une couche à base d'oxyde de zinc et d'étain SnZnOx, ou
1 ,0 < e' < 5,0 nm, voire 1 ,0 < e' < 4,5 nm ; ou 2,0 < e' < 5,0 nm, voire 2,0 < e' < 4,5 nm, déposée sur une couche à base d'oxyde de zinc ZnO, ou
- 1 ,0 < e' < 5,0 nm, voire 1 ,0 < e' < 4,0 nm ; ou 2,0 < e' < 5,0 nm, voire 2,0 < e' < 4,0 nm, déposée sur une couche à base de nitrure de silicium
De préférence, l'empilement selon l'invention est déposé directement sur la face du substrat.
Pour un empilement selon l'invention comportant une seule couche fonctionnelle métallique continue, cette couche fonctionnelle peut présenter une épaisseur comprise entre 8 et 17 nm, voire entre 10 et 15 nm, voire entre 12 et 14 nm pour réaliser un empilement bas émissif efficace. Dans une autre version particulière de l'invention, au moins une couche fonctionnelle métallique est déposée directement sur un revêtement de sous- blocage disposé entre la couche fonctionnelle et le revêtement antireflet sous-jacent à la couche fonctionnelle et/ou au moins une couche fonctionnelle est déposée directement sous un revêtement de sur-blocage disposé entre la couche fonctionnelle et le revêtement antireflet sus-jacent à la couche fonctionnelle et le revêtement de sous-blocage et/ou le revêtement de sur-blocage comprend une couche fine à base de nickel ou de titane présentant une épaisseur physique comprise entre 0,2 nm et 2,5 nm en incorporant ces valeurs. La dernière couche du revêtement antireflet sus-jacent, celle la plus éloignée du substrat, peut être à base d'oxyde, et est de préférence alors déposée sous stœchiométrique ; elle peut être notamment à base de dioxyde de titane (en TiOx) ou à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain (en SnzZnyOx).
L'empilement peut ainsi comporter une dernière couche (« overcoat » en anglais), c'est-à-dire une couche de protection, déposée de préférence sous stœchiométrique. Cette couche se retrouve oxydée pour l'essentiel stœchiométriquement dans l'empilement après le dépôt.
L'invention concerne en outre un vitrage multiple comportant au moins deux substrats qui sont maintenus ensemble par une structure de châssis, ledit vitrage réalisant une séparation entre un espace extérieur et un espace intérieur, dans lequel au moins une lame de gaz intercalaire est disposée entre les deux substrats, un substrat étant selon l'invention.
Dans une variante particulière, l'empilement selon l'invention est positionné en face 4 d'un double vitrage, c'est-à-dire sur une face du vitrage qui n'est pas protégée par la lame de gaz intercalaire car l'empilement est particulièrement résistant.
Le vitrage selon l'invention incorpore au moins le substrat porteur de l'empilement selon l'invention, éventuellement associé à au moins un autre substrat. Chaque substrat peut être clair ou coloré. Un des substrats au moins notamment peut être en verre coloré dans la masse. Le choix du type de coloration va dépendre du niveau de transmission lumineuse recherché et/ ou de l'aspect colorimétrique recherché pour le vitrage une fois sa fabrication achevée.
Le vitrage selon l'invention peut présenter une structure feuilletée, associant notamment au moins deux substrats rigides du type verre par au moins une feuille de polymère thermoplastique, afin de présenter une structure de type verre/empilement de couches minces/feuille(s)/verre / feuille de verre. Le polymère peut notamment être à base de polyvinylbutyral PVB, éthylène vinylacétate EVA, polyéthylène téréphtalate PET, polychlorure de vinyle PVC.
L'invention concerne en outre l'utilisation de deux couches métalliques discontinues selon l'invention dans un empilement comportant au moins une couche fonctionnelle métallique à base d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet, ledit empilement comportant deux couches métalliques discontinues présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face. Dans une variante préférée, ledit empilement comporte uniquement ces deux couches métalliques discontinues, celle qui est inférieure et celle qui est supérieure, sans autre couche métallique discontinue.
L'invention concerne en outre un procédé de dépôt de deux couches métalliques discontinues selon l'invention dans un empilement comportant au moins une couche fonctionnelle métallique à base d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet, ledit empilement comportant deux couches métalliques discontinues présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face. Dans une variante préférée, ledit empilement comporte uniquement ces deux couches métalliques discontinues, celle qui est inférieure et celle qui est supérieure, sans autre couche métallique discontinue.
Avantageusement, la présente invention permet ainsi de réaliser un empilement de couches minces présentant, déposé sur un substrat transparent, une transmission lumineuse dans le visible TL > 50 % et une réflexion lumineuse dans le visible Rc (côté empilement) inférieure à 20 % et même inférieure à 10 % avec des couleurs relativement neutres en transmission et en réflexion, tout en présentant une émissivité inférieure à celle du substrat seul.
Avantageusement, la présente invention permet ainsi de réaliser un empilement de couches minces à 1 , 2, 3, 4, voire plus encore, couche(s) fonctionnelle(s) métallique(s) à base d'argent ou en argent et comportant deux, et de préférence uniquement deux, couches métalliques discontinues, l'une inférieure et l'autre supérieure, afin que l'empilement présente une résistance mécanique élevée et/ou une résistance chimique élevée.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent des exemples non limitatifs suivants, illustrés à l'aide des figures ci-jointes illustrant :
- en figure 1 , un empilement monocouche fonctionnelle à une couche métallique discontinue, la couche métallique discontinue étant déposée au- dessus de la couche fonctionnelle métallique ;
en figure 2, un empilement monocouche fonctionnelle à une couche métallique discontinue, la couche métallique discontinue étant déposée en dessous de la couche fonctionnelle métallique ;
en figure 3, un empilement monocouche fonctionnelle à deux couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant déposée au-dessus de la couche fonctionnelle métallique et une couche métallique discontinue étant déposée en dessous de la couche fonctionnelle métallique ;
en figure 4, une solution de double vitrage incorporant un empilement selon l'invention ;
en figure 5, les images en MET binaire, de gauche à droite, pour une couche métallique discontinue en argent présentant un taux d'occupation surfacique de 53 % à 98 % ;
en figure 6, la transmission lumineuse TL, (exprimée sous forme de facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde λ ; en figure 7, le spectre d'absorption Ab (exprimée sous forme de facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 8, la réflexion lumineuse RL, (exprimée sous forme de facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 9, la transmission lumineuse TL, en %, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 10, le spectre d'absorption Ab, en %, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 1 1 , la réflexion lumineuse RG, en %, côté opposé à l'empilement, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 12, la réflexion lumineuse Rc, en %, côté de l'empilement, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde λ ;
en figure 13, un empilement bicouche fonctionnelles à deux couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant déposée en dessous de la première couche fonctionnelle métallique et une couche métallique discontinue étant déposée au-dessus de la seconde couche fonctionnelle métallique ;
en figure 14 un empilement tri-couche fonctionnelles à deux couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant déposée en dessous de la première couche fonctionnelle métallique et une couche métallique discontinue étant déposée au-dessus de la troisième couche fonctionnelle métallique.
Les figures 1 à 3 illustrent une structure d'un empilement 34 monocouche fonctionnelle déposé sur un substrat 30 verrier, transparent, et plus précisément sur une face 31 de ce substrat 30, dans laquelle la couche fonctionnelle 140 unique, à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent et de préférence uniquement en argent, est disposée entre deux revêtements antireflet, le revêtement antireflet sous-jacent 120 situé en dessous de la couche fonctionnelle 140 en direction du substrat 30 et le revêtement antireflet sus-jacent 160 disposé au-dessus de la couche fonctionnelle 140 à l'opposé du substrat 30.
Ces deux revêtements antireflet 120, 160, comportent chacun au moins une couche antireflet 128, 168.
Eventuellement, d'une part la couche fonctionnelle 140 peut être déposée directement sur un revêtement de sous-blocage 130 disposé entre le revêtement antireflet sous- jacent 120 et la couche fonctionnelle 140 et d'autre part la couche fonctionnelle 140 peut être déposée directement sous un revêtement de sur-blocage 150 disposé entre la couche fonctionnelle 140 et le revêtement antireflet sus-jacent 160.
Les couches de sous et/ou sur-blocage, bien que déposées sous forme métalliques et présentées comme étant des couches métalliques, sont dans la pratique des couches oxydées car leur fonction première est de s'oxyder au cours du dépôt de l'empilement afin de protéger la couche fonctionnelle.
Ce revêtement antireflet 160 peut se terminer par une couche de protection optionnelle (non illustrée), en particulier à base d'oxyde, notamment sous stœchiométrique en oxygène.
Lorsqu'un empilement monocouche fonctionnelle est utilisé dans un vitrage multiple 100 de structure double vitrage, comme illustré en figure 4, ce vitrage comporte deux substrats 10, 30 qui sont maintenus ensemble par une structure de châssis 90 et qui sont séparés l'un de l'autre par une lame de gaz intercalaire 15.
Le vitrage réalise ainsi une séparation entre un espace extérieur ES et un espace intérieur IS.
L'empilement selon l'invention, du fait de sa résistance mécanique élevée, peut être positionné en face 4 (sur la feuille la plus à l'intérieur du bâtiment en considérant le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment et sur sa face tournée vers l'intérieur).
La figure 4 illustre ce positionnement (le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment étant illustré par la double flèche) en face 4 d'un empilement 34 de couches minces positionné sur une face extérieure 31 du substrat 30 en contact avec l'espace extérieur ES, l'autre face 29 du substrat 30 étant en contact avec la lame de gaz intercalaire 15. Toutefois, il peut aussi être envisagé que dans cette structure de double vitrage, l'un des substrats présente une structure feuilletée ; toutefois, il n'y a pas de confusion possible car dans une telle structure, il n'y a pas de lame de gaz intercalaire.
Une série de sept exemples a été réalisée :
l'exemple 1 constitue un exemple de référence : il s'agit d'un empilement monocouche fonctionnelle sans aucune couche métallique discontinue ;
- l'exemple 2 est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche fonctionnelle (c'est-à-dire au-dessus de cette couche fonctionnelle, en partant du substrat), une couche métallique absorbante 167' ;
l'exemple 3 est un exemple selon l'invention qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche fonctionnelle, une couche métallique discontinue 167, supérieure ;
l'exemple 4 est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche fonctionnelle (c'est-à-dire entre cette couche fonctionnelle et le substrat), une couche absorbante 123' ;
l'exemple 5 est un exemple qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche fonctionnelle, une couche métallique discontinue 123, inférieure ;
- l'exemple 6 est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche fonctionnelle (c'est-à-dire entre cette couche fonctionnelle et le substrat), une couche absorbante 123' et qui comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche fonctionnelle (c'est-à-dire au-dessus de cette couche fonctionnelle, en partant du substrat), une couche absorbante 167' ;
l'exemple 7 est un exemple qui se base sur l'exemple 1 et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche fonctionnelle, une couche métallique discontinue 123, inférieure et qui comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche fonctionnelle, une couche métallique discontinue 167, supérieure ;
Pour tous les empilements ci-après, les conditions de dépôt des couches sont :
Les couches déposées pour ces exemples peuvent ainsi être classées en cinq catégories :
i- couches en matériau diélectrique/antireflet, présentant un rapport n/k sur toute la plage de longueur d'onde du visible supérieur à 5 : couches 121 , 121 ', 128, 162, 168, 169, 169' en Si3N4:Al, ou Ti02, ou ZnO
ii- couches fonctionnelles métalliques continues en A, matériau à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire iii- couches de sur-blocage 150 destinées à protéger la couche fonctionnelle contre une modification de sa nature lors du dépôt de l'empilement : Ni, NiCr ; leur influence sur les propriétés optiques et énergétiques est en général ignoré lorsqu'elles présentent une épaisseur faible (égale ou inférieure à 2 nm)
iv- pour les exemples 3, 5 et 7 : couches métalliques discontinues 123 et/ou 167, ou couches « DML » pour « Discontinuous Metallic Layer » en anglais.
v- pour les exemples 2, 4 et 6 comparatifs : couches absorbantes 123', 167', métalliques en titane ; ce type de couche est une couche continue.
Dans tous les exemples l'empilement de couches minces a été déposé sur un substrat, G, en verre sodo-calcique clair d'une épaisseur de 4 mm de la marque Planilux, distribué par la société SAINT-GOBAIN.
Pour ces empilements, - TL indique : la transmission lumineuse dans le visible en %, mesurée selon l'illuminant D65 à 2° ;
- a* T et b* T indique la couleur en transmission a* et b* dans le système LAB mesurées selon l'illuminant D65 à 2° ;
- RG indique : la réflexion lumineuse côté verre (surface du substrat opposée à celle sur laquelle est déposée l'empilement) dans le visible en %, mesurée selon l'illuminant D65 à 2° ;
- a* G et b* G indique la couleur en réflexion a* et b* dans le système LAB mesurées selon l'illuminant D65 à 2° , côté du substrat opposé au côté revêtu (face 29) ;
- RC indique : la réflexion lumineuse côté empilement de couches minces (surface 31 du substrat) dans le visible en %, mesurée selon l'illuminant D65 à
2° ;
- a* c et b* c indiquent la couleur en réflexion a* et b* dans le système LAB mesurées selon l'illuminant D65 à 2° , côté du substrat revêtu (face 31 )
- g indique le facteur g, ou facteur solaire d'une configuration :
- pour les exemples 1 à 3 : de l'empilement disposé en face 3 d'un double vitrage comportant deux substrats en verre de 4 mm séparés d'une lame de gaz argon de 16 mm, le substrat porteur de l'empilement étant ainsi le deuxième substrat traversé par la lumière solaire incidente, et
- pour les exemples 4 à 7 : de l'empilement disposé en face 2 d'un double vitrage comportant deux substrats en verre de 4 mm séparés d'une lame de gaz argon de 16 mm, le substrat porteur de l'empilement étant ainsi le premier substrat traversé par la lumière solaire incidente.
Ce facteur est déterminé par la norme EN 410 et correspond à la somme de la transmission énergétique directe à travers le vitrage et du transfert de chaleur secondaire vers l'intérieur.
Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une couche discontinue qui présente, de préférence, un taux d'occupation surfacique (en proportion de la surface de la couche qui est située juste sous la couche métallique discontinue et qui est couverte par la couche métallique discontinue) compris entre 50 % et 98 %. Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une couche qui comporte, de préférence, majoritairement (à au moins 50 % en ratio atomique) au moins un des métaux choisi dans la liste : Ag, Au, Cu, Pt.
Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une couche qui est, de préférence, encadrée de chaque côté, au-dessus et en dessous, par une couche en matériau diélectrique/antireflet, dont l'indice de réfraction n est, de préférence, au moins égal à 1 ,9.
La figure 5 montre, de gauche à droite :
- un taux d'occupation surfacique de 53 % obtenu avec une épaisseur d'argent de 2 nm ; cet empilement présentant une émissivité ε = 88,7 % ;
un taux d'occupation surfacique de 63 % obtenu avec une épaisseur d'argent de 3 nm ; cet empilement présentant une émissivité ε = 49,3 % ;
un taux d'occupation surfacique de 84 % obtenu avec une épaisseur d'argent de 4 nm ; cet empilement présentant une émissivité ε = 23,9 % ;
un taux d'occupation surfacique de 98 % obtenu avec une épaisseur d'argent de 5 nm ; cet empilement présentant une émissivité ε = 15,7 %,
obtenus pour un empilement Z de couches minces présentant la structure : Substrat / ZnO / couche DML en Ag / ZnO, chaque couche de ZnO (d'un indice de réfraction de n = 1 ,9) présentant une épaisseur de 10 nm.
Les calculs théoriques montrent qu'il est possible d'obtenir avec l'empilement de type Z une émissivité εζ, qui est inférieure à celle du substrat seul pour une épaisseur d'argent de la DML égale ou inférieure à 5 nm, c'est-à-dire pour un taux d'occupation surfacique compris entre 50 % et 98 %, tout en étant supérieure à celle constatée.
Dans le présent document, lorsqu'il est fait référence à l'épaisseur e d'une DML, il ne s'agit pas de l'épaisseur mesurée dans les zones couvertes par la DML ou d'une épaisseur moyenne, mais de l'épaisseur qui serait obtenue si la couche était continue.
Cette valeur est accessible en considérant la vitesse de dépôt de la couche (ou plus précisément la vitesse de défilement du substrat dans l'enceinte de dépôt de la couche fonctionnelle métallique), la quantité de matière pulvérisée par unité de temps, ainsi que la surface sur laquelle est opérée le dépôt. Cette épaisseur est très pratique car elle permet une comparaison directe avec les couches fonctionnelles continues.
L'épaisseur e' est ainsi l'épaisseur qui serait mesurée si la couche déposée était continue.
En pratique, si habituellement, dans les mêmes conditions de dépôt par pulvérisation magnétron (très faible pression, composition de la cible, vitesse de défilement du substrat, puissance électrique à la cathode) l'épaisseur de la couche fonctionnelle est de 10 nm, il faut et il suffit, de diminuer la vitesse de défilement du substrat de moitié pour obtenir une épaisseur de couche fonctionnelle qui est de la moitié, c'est-à-dire de 5 nm.
Sur cette figure 5, il s'agit de ce qui a été observé par microscopie électronique à transmission, MET, illustré en mode binaire (noir - blanc). Sur les quatre morceaux de cette figure, l'argent est en blanc et le ZnO en noir.
Il a été constaté que pour un empilement Z de ce type, l'énergie d'adhésion est à peu près constante pour une épaisseur d'argent supérieure à 5 nm : cette énergie est comprise entre 1 ,0 et 1 ,5 J/m2, ce qui est assez faible.
Le tableau 1 ci -après illustre les épaisseurs géométriques ou physiques (et non pas les épaisseurs optiques) en nanomètres de chacune des couches des exemples 1 à 3, en référence à la figure 1 :
Couche Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3
169 - TiC-2 2 nm 2 nm 2 nm
167' - Ti 1 nm 167 - Ag 1 nm
169' - TiC-2 2 nm 2 nm
168 - Si3N4:Al 30 nm 28 nm 28 nm
164 - TiC-2 1 1 nm 1 1 nm 1 1 nm
162 - ZnO 6 nm 6 nm 6 nm
140 - Ag 13 nm 13 nm 13 nm
128 - ZnO 5 nm 5 nm 5 nm
124 - TiC-2 23 nm 23 nm 23 nm
Tableau 1
Pour ces exemples 1 à 3, le revêtement antireflet 120 disposé entre la face 31 et l'unique couche fonctionnelle métallique 140 comporte une couche antireflet 124 d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nm, cette couche antireflet 124 d'indice haut présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nm.
Pour ces exemples 1 à 3, le revêtement antireflet 160 disposé au-dessus de l'unique couche fonctionnelle métallique 140, comporte une couche antireflet 162 d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 1 ,8 et 2,2 à 550 nm, cette couche antireflet 162 d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nm.
Le tableau 2 ci-après illustre les épaisseurs physiques en nanomètres de chacune des couches des exemples 4 et 5, en référence à la figure 2 : Couche Ex. 4 Ex. 5
168 - Si3N4:Al 40 nm 40 nm
162 - ZnO 5 nm 5 nm
150 - NiCr 0,5 nm 0,5 nm
140 - Ag 13 nm 13 nm
128 - ZnO 5 nm 5 nm
121 ' - TiC-2 20 nm 20 nm
123' - NiCr 1 nm 123 - Ag 1 nm
121 - TiC-2 3 nm 3 nm
Tableau 2
Le tableau 3 ci-après illustre les épaisseurs physiques en nanomètres de chacune des couches des exemples 6 et 7, en référence à la figure 3 :
Tableau 3 Les exemples 2, 4 et 6 sont comparables respectivement aux exemples 3, 5 et 7 car ils comportent tous une couche fonctionnelle métallique unique en un même matériau (Ag) et de la même épaisseur ; ces exemples sont aussi comparables à l'exemple 1 car il comporte aussi une couche fonctionnelle métallique unique en un même matériau (Ag) et de la même épaisseur ; les revêtements antireflets ne sont pas identiques d'une série (série des exemples 2-3, série des exemples 4-5, série des exemples 6-7) à l'autre car leurs compositions ont été optimisées pour tenter d'obtenir les meilleurs performances possibles.
Le tableau suivant présente les principales caractéristiques optiques des exemples 3, 5 et 7 comprenant une (ex. 3 et 5) ou deux (ex. 7) couche(s) DML et compare ces caractéristiques respectivement à celles des exemples 2, 4 et 6 comprenant une (ex. 2 et 4) ou deux (ex. 6) couche(s) absorbante(s), en Ti d'une épaisseur équivalente à celle de chaque couche DML, ainsi qu'aux caractéristiques de l'exemple 1 qui ne comporte ni couche DML, ni couche absorbante.
Tableau 4 Il a ainsi été constaté qu'il est possible de réaliser :
un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet supérieur (ex. 3) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique absorbante dans le revêtement antireflet supérieur (ex. 2) pour une transmission lumineuse dans le visible quasi identique ;
un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet inférieur (ex. 5) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique absorbante dans le revêtement antireflet inférieur (ex. 4) pour une transmission lumineuse dans le visible quasi identique ;
un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet inférieur et une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet supérieur (ex. 7) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement monocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique absorbante dans le revêtement antireflet inférieur et une couche métallique absorbante dans le revêtement antireflet inférieur (ex. 6) pour une transmission lumineuse dans le visible quasi identique.
En outre, il a été constaté une amélioration de la neutralisation des couleurs, avec en particulier une couleur en transmission moins jaune, avec un b*T moins élevé, voire négatif.
Les figures 6 à 8 montrent respectivement, la transmission lumineuse TL, l'absorption Ab et la réflexion lumineuse côté empilement Rc en fonction de la longueur d'onde λ (en nm) des exemples 1 à 3.
La figure 6 montre que l'empilement à couche DML (ex. 3) permet d'obtenir une transmission lumineuse dans le visible qui est très proche de celle obtenu avec l'empilement à couche métallique absorbante (ex. 2) ; toutefois, l'absorption est plus élevée dans le visible élevé et dans le proche infrarouge (de 550 nm à 1000 nm) avec l'exemple 3 qu'avec l'exemple 2, et la réflexion côté empilement est plus faible dans le visible élevé et dans le proche infrarouge (de 550 nm à 1000 nm) avec l'exemple 3 qu'avec l'exemple 2, ce qui permet au final d'obtenir un facteur solaire plus élevé pour un même niveau de transmission lumineuse dans le visible.
Les figures 9 à 12 montrent respectivement, la transmission lumineuse TL, l'absorption Ab, la réflexion lumineuse côté substrat RG, et la réflexion lumineuse côté empilement RC en fonction de la longueur d'onde λ (en nm) du substrat G, seul, c'est-à-dire sans aucune couche sur une de ces faces, de l'exemple 5, et des exemples 5.0, 5.1 , 5.2 réalisées sur la base de l'exemple 5 ; ces exemples 5.0, 5.1 , 5.2 présentent pour seule différence avec l'exemple 5 :
l'épaisseur de la couche DML qui est de 0 nm (absence de couche DML) pour l'exemple 5.0,
- l'épaisseur de la couche DML qui est de 0,9 nm pour l'exemple 5.1 , et
l'épaisseur de la couche DML qui est de 1 ,2 nm pour l'exemple 5.2. Ces figures montrent que la présence de la couche DML diminue certes la transmission lumineuse du fait que l'absorption augmente mais la réflexion lumineuse côté substrat et côté empilement est faible.
Augmenter l'épaisseur nominale de DML permet d'augmenter le niveau global d'absorption et la sélectivité en couleur.
Ces essais ont montré en particulier que la plage d'épaisseur e' de 0,9 à 1 ,2 nm pour une couche métallique discontinue est particulièrement favorable pour l'obtention d'une transmission lumineuse dans le visible relativement élevée (65-68 %) tout en ayant une réflexion lumineuse côté verre assez basse (6-7 %) et une réflexion lumineuse côté empilement assez basse (8-9 %).
En outre, de faibles valeurs de b*c (de l'ordre de -15), de faibles valeurs de b*G (de l'ordre de -10) et de faibles valeurs de a*T (de l'ordre de -1 ,0 à +0,3) ont été obtenues.
Pour tous les exemples précédents, la et/ou chaque couche métallique discontinue 123, 167 est située d'une part directement sur une couche antireflet 121 ', 169' présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9 et même en l'occurrence de 2,3 du fait de l'utilisation de Τ1Ό2 et d'autre part directement sous une couche antireflet 121 , 169 présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9 et même en l'occurrence de 2,3 du fait de l'utilisation de Τ1Ό2, l'indice de réfraction de ladite couche antireflet 121 ', 169' directement inférieure étant ici identique à l'indice de réfraction de ladite couche antireflet 121 , 169 directement supérieure.
Des essais ont montré qu'il est possible d'utiliser du nitrure de silicium, Si3N4:Al, d'indice de réfraction à 550 nm de 2,0 à la place du Τ1Ό2 pour les couches 121 , 121 ', 169, 169'.
Il a été constaté que la et/ou chaque couche DML 123, 167 présente un spectre d'absorption tel que l'absorption est relativement faible dans la gamme de longueurs d'onde de 380 nm à 480 nm, par rapport à l'absorption dans la gamme de longueurs d'onde de 480 nm à 780 nm.
II a été constaté par ailleurs qu'il ne faut pas que la et/ou chaque couche DML 123, 167 soit en contact direct, ni en dessous, ni au-dessus, avec une couche métallique continue car dans ce cas, le spectre d'absorption spécifique de la couche DML se confond avec le spectre d'absorption relativement constant dans le visible (de 380 nm à 780 nm) de la couche métallique continue qui est à son contact.
Les figures 13 et 14 illustrent respectivement une structure d'un empilement 35 bicouches fonctionnelles et une structure d'un empilement 36 tri-couches fonctionnelles, déposées sur un substrat 30 verrier, transparent, et plus précisément sur une face 31 de ce substrat 30.
Chaque couche fonctionnelle 140 180, 220, qui est de préférence majoritairement à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent et de préférence encore uniquement en argent, est disposée entre deux revêtements antireflet, un revêtement antireflet sous-jacent 120, 160, 200 situé en dessous de chaque couche fonctionnelle 140, 180, 220 en direction du substrat 30 et un revêtement antireflet sus-jacent 160, 200, 240 disposé au- dessus de chaque couche fonctionnelle 140, 180, 220 à l'opposé du substrat 30. Chaque revêtement antireflet 120, 160, 200, 240 comportent au moins une couche antireflet 128, 168, 208, 248.
La figure 3 montre un empilement 34 qui comporte une couche fonctionnelle métallique 140, de préférence majoritairement à base d'argent ou en argent, qui est l'unique couche fonctionnelle métallique de l'empilement et deux couches métalliques discontinues 123, 167, l'une étant située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 et l'autre étant située au-dessus de la couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 .
La figure 13 illustre une solution similaire pour un empilement 35 bicouche fonctionnelles. Cet empilement 35 comporte deux couches fonctionnelles métalliques 140, 180, de préférence majoritairement à base d'argent ou en argent, et deux couches métalliques discontinues 123, 167, l'une étant située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la première couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 et l'autre étant située au-dessus de la seconde couche fonctionnelle métallique 180 en partant de ladite face 31 .
La figure 14 illustre une solution similaire pour un empilement 36 tri- couche fonctionnelles. Cet empilement 36 comporte trois couches fonctionnelles métalliques 140, 180, 220, de préférence majoritairement à base d'argent ou en argent et deux couches métalliques discontinues 123, 167, l'une étant située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la première couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 et l'autre étant située au-dessus de la troisième couche fonctionnelle métallique 220 en partant de ladite face 31 .
Ces trois configurations à double DML permettent de réaliser des empilements à réflexion lumineuse basse mais présentant des couleurs en transmission et en réflexion plus neutres que si les couches métalliques discontinues étaient remplacées toutes les deux dans chaque configuration par une couche métallique absorbante.
Utiliser majoritairement un (ou plusieurs) métal noble du type Ag, Au, PT ou Cu permet de déposer une DML d'une manière simple et fiable par pulvérisation magnétron car ce procédé permet de bien gérer la croissance en ilôts ; en effet, l'absorption sélective repose en particulier sur le caractère plasmonique du métal qui est rendu possible par une structuration en îlot.
La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. II est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que défini par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Substrat (30) revêtu sur une face (31 ) d'un empilement de couches minces (34, 35, 36) comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140, 180, 220) à base d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nm et 20 nm en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet (120, 160, 200, 240), lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet (128, 168, 208, 248), ladite couche fonctionnelle (140) étant disposée entre les deux revêtements antireflet (120, 160), caractérisé en ce que ledit empilement comporte deux couches métalliques discontinues (123, 167) présentant chacune une épaisseur e' comprise entre 0,5 nm et 5 nm en intégrant ces valeurs, une couche métallique discontinue inférieure (123) étant située entre d'une part ladite face (31 ) et d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique (140) en partant de ladite face (31 ) et une couche métallique discontinue supérieure (167) étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle métallique (140, 180, 220) en partant de ladite face (31 ).
2. Substrat (30) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit empilement comporte uniquement ces deux couches métalliques discontinues, sans autre couche métallique discontinue.
3. Substrat (30) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque couche métallique discontinue (123, 167) est située d'une part directement sur une couche antireflet (121 ', 169' ) présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9 et d'autre part directement sous une couche antireflet (121 , 169) présentant un indice de réfraction à 550 nm d'au moins 1 ,9, l'indice de réfraction de ladite couche antireflet (121 ', 169') directement inférieure étant de préférence identique à l'indice de réfraction de ladite couche antireflet (121 , 169) directement supérieure.
4. Substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque couche métallique discontinue (123, 167) est située d'une part directement sur une couche antireflet (121 ', 169' ) présentant une épaisseur optique à 550 nm comprise entre 1 nm et 8 nm en intégrant ces valeurs, voire comprise entre 2 nm et 6 nm en intégrant ces valeurs et d'autre part directement sous une couche antireflet (121 , 169) présentant une épaisseur optique à 550 nm comprise entre 1 nm et 8 nm en intégrant ces valeurs, voire comprise entre 2 nm et 6 nm en intégrant ces valeurs.
5. Substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque couche métallique discontinue (123, 167) est à base d'argent ou est en argent.
6. Substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit revêtement antireflet (120, 160, 200) disposé sous chaque couche fonctionnelle métallique (140, 180, 220) comporte une couche antireflet (128, 168, 208) d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 1 ,8 et 2,2 à 550 nm, cette couche antireflet (128, 168, 208) d'indice moyen étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet (128, 168, 208) d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nm.
7. Substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit revêtement antireflet (120) disposé entre la face (31 ) et une première ou l'unique couche fonctionnelle métallique (140) comporte une couche antireflet (124) d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nm, cette couche antireflet (124) d'indice haut étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet (124) d'indice haut présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nm. 8. Substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le revêtement antireflet (160) disposé au-dessus d'une première ou l'unique couche fonctionnelle métallique (140), à l'opposé de la face (31 ), comporte une couche antireflet (162) d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre 1 ,
8 et 2,2 à 550 nm, cette couche antireflet (162) d'indice moyen étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet (162) d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nm.
9. Vitrage multiple (100) comportant au moins deux substrats (10, 30) qui sont maintenus ensemble par une structure de châssis (90), ledit vitrage réalisant une séparation entre un espace extérieur (ES) et un espace intérieur (IS), dans lequel au moins une lame de gaz intercalaire (15) est disposée entre les deux substrats, au moins un substrat (30) étant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Utilisation de deux couche(s) métallique(s) discontinue(s) (123, 167) dans un empilement de couches minces (34, 35, 36) qui est déposé sur un substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
11. Procédé de dépôt de deux couche(s) métallique(s) discontinue(s)
(123, 167) dans un empilement de couches minces (34, 35, 36) qui est déposé sur un substrat (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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