EP3743393A1 - Sonnenschutzglas und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Sonnenschutzglas und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number
EP3743393A1
EP3743393A1 EP19701334.5A EP19701334A EP3743393A1 EP 3743393 A1 EP3743393 A1 EP 3743393A1 EP 19701334 A EP19701334 A EP 19701334A EP 3743393 A1 EP3743393 A1 EP 3743393A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
sputtering
absorber layer
glass
absorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19701334.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Dehner
Franz Schaumberger
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.)
Arcon Flachglas Veredlung GmbH and Co
Original Assignee
Arcon Flachglas Veredlung GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arcon Flachglas Veredlung GmbH and Co filed Critical Arcon Flachglas Veredlung GmbH and Co
Publication of EP3743393A1 publication Critical patent/EP3743393A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/34—Masking

Definitions

  • the invention relates to a solar control glass, in which the total energy transmittance (g value) and the light transmission vary in at least one direction, and a method for its production.
  • Total energy transmittance (g-value) and emissivity e are a measure of the infrared heat reflectivity.
  • the light transmission L T indicates the percentage of visible light that can pass through the glazing.
  • the g-value describes the sum of secondary
  • a g-value of 0.5 means that 50% of the radiated energy reaches the space behind the glass. Small emissivities cause a good one
  • Sunscreen layers should be as large as possible.
  • Sunscreen layers with a low g-value generally also have a low light transmission, since the selectivity can not be arbitrarily increased without significant losses have to accept the color neutrality in transmission. If a large portion of the solar energy input is not to be transmitted, there are two ways to deal with the radiation: it can either be reflected or absorbed. The building user, however, rarely wants to perceive his façade as a mirror. Therefore, it is advantageous to absorb the visible portion of the solar radiation in the layer system as much as possible in order to achieve a low reflection. For this reason, sunblinds with a low g value contain, in addition to the silver layers and the protective and anti-reflective dielectric layers, in particular oxides, nitrides or oxynitrides, one or more absorber layers.
  • Coating systems for solar or thermal protection are therefore usually made of transparent dielectric layers in which the refractive index n is much larger than that
  • Extinction coefficient k is made of noble metal layers, mostly silver, where k is much larger than the
  • Absorber layer which serves in particular for the targeted adjustment of the g-value, is known for example from the document DE 10 2013 111 178 Al.
  • the invention is based on the object
  • Sun protection glass varies. Furthermore, a method is to be specified, with which such a solar control glass can be produced.
  • the layer system begins in the growth direction with a base layer.
  • the direction of growth is the direction running from the substrate to the surface of the layer system.
  • the base layer preferably directly adjoins the substrate of the layer system and in particular has one or more dielectric layers.
  • the base layer may in particular contain one or more oxide, nitride or oxynitride layers.
  • the glass substrate of the layer system is
  • the base layer is followed by a first silver layer in the layer system.
  • the silver layer is used in particular for
  • the silver layer may, for example, have a thickness between 5 nm and 20 nm.
  • the silver layer is followed by a growth direction
  • Absorber layer of a metal or a metal alloy advantageously borders directly on the
  • the absorber layer is advantageously a purely metallic layer, that is, it consists only of
  • the absorber layer is therefore in particular no oxide, oxynitride or nitride layer.
  • Such a process may be, in particular, a thermal tempering process, with which a glass pane coated with the layer system is bonded to the glass pane
  • Example of single-pane safety glass or teilvorgespanntem glass is processed.
  • the aluminum oxynitride layer is followed in the layer system by an intermediate layer comprising one or more dielectric layers.
  • an intermediate layer comprising one or more dielectric layers.
  • Interlayer for example, composed of one or more oxide, oxynitride or nitride layers.
  • the intermediate layer is followed by the layer system in
  • Another silver layer which, like the first silver layer, for example, between 5 nm and 20 nm is thick.
  • the further silver layer acts as the first silver layer as an optical functional layer, wherein the combination of at least two silver layers in the
  • the layer system contains more than just two silver layers.
  • another layer of silver can be added to the further silver layer in the layer system
  • the layer system comprises two or more silver layers, each by dielectric
  • Interlayers are separated from each other.
  • Base layer and the at least one intermediate layer comprises one or more dielectric layers.
  • dielectric layers of the base layer, the at least one intermediate layer and the cover layer serve, on the one hand, for the protection of the metallic silver layers, in particular against oxidation, and, on the other hand, for the reflection of the
  • Reflection occurs in particular by means of computer-based methods in which the thicknesses of the individual layers are optimized. Such optimization methods and suitable
  • the absorber layer has, according to at least one embodiment, a spatially varying thickness in at least one direction.
  • the absorber layer has a spatially varying surface occupation density.
  • the absorber layer has a spatially varying material composition. In other words, the thickness is the area occupation density
  • the material composition of the absorber layer is not constant over the entire surface of the solar control glass, but at least one of these sizes has a gradient in at least one direction of the solar control glass.
  • the parameter of the total energy transmittance (g value), which is particularly important for solar control glass is varied in at least one direction of the solar control glass.
  • the light transmission L t is spatially varied in this way. In particular, at a high g-value, a high light transmission L t and correspondingly at a low g-value, a low light transmission L t can be achieved.
  • Areas of a single glass pane can be realized. In this way, for example, eliminates the need to provide an area in which a low transmission to produce a visual protection is to be provided with a separate disc.
  • silver layer on the light transmission and the g-value affects, but not or only slightly change the other optical properties.
  • Sun protection glass with regard to optical properties such as in particular the color appearance, for example, the color of the residual reflection or the transmitted light can be optimized without considering the absorber layer, and then that for sun protection Essential characteristics of the light transmission and the g-value as needed for the particular application by the spatially varying thickness of the absorber layer for
  • the g-value of the solar control glass has a maximum value g max at a first position and a minimum value g min at a second position, g max -g min -0.05.
  • the gradient of the g-value is so large that the g-values at the first
  • the g-value of the solar control glass has a maximum value g max at a first location and a second location at a second location
  • the spatially varying g-value of the solar control glass preferably has values in the range between 0.05 and 0.45, particularly preferably in the range between 0.2 and 0.35.
  • the solar control glass preferably has a spatially varying light transmission L T in the range between 0 and 0.8, particularly preferably in the range between 0.4 and 0.7.
  • the thickness of the absorber layer preferably has values in a range between 0.5 nm and 50 nm.
  • the absorber layer is in a preferred embodiment of a metal or a metal alloy with at least one of the elements Ni, Cr, Nb or Ta. Die
  • the absorber layer may in particular comprise a NiCr metal alloy, for example a NiCr metal alloy with 80% Ni and 20% Cr.
  • the solar control glass can in particular for
  • the glass substrate may in particular be a flat glass pane, for example a float glass pane.
  • the solar control glass may be provided, for example, as part of a window or a facade element.
  • the glass substrate may in particular have a width of at least 3 m and a length of at least 3 m, at least 5 m or even at least 6 m. There are lengths of, for example, up to 18 m conceivable.
  • the glass substrate may be, for example, a glass sheet intended for glazing several floors of a building.
  • the layer system is preferably by sputtering in a
  • the layer system can be cost-effectively applied to the glass substrate in a continuous process on a large area.
  • the sputtering takes place in a sputtering apparatus in which the glass substrate is transported during sputtering.
  • the sputtering system may be in particular a so-called in-line sputtering system, in which the Glass substrate is moved in a linear movement under the sputtering cathodes.
  • Absorber layer is preferably the
  • Transport speed of the glass substrate during the sputtering of the absorber layer varies.
  • a greater thickness of the absorber layer is achieved than in a region of the glass substrate which is faster under the
  • Sputtering cathode is moved through.
  • continuous variation of the transport speed can be a continuous gradient of the layer thickness of
  • Absorber layer are generated.
  • the transport speed can be varied, for example, in the range from 1 m / min to 8 m / min, preferably in the range from 2 m / min to 4 m / min.
  • the variation of the layer thickness by a variation of the transport speed can advantageously be generated by a corresponding control software for the conveyor belt in the sputtering system.
  • Absorber layer varies in this embodiment in a direction parallel to the transport direction.
  • the electrical power during sputtering of the absorber layer varies over time.
  • a continuous variation of the power a continuous gradient of the layer thickness of the absorber layer can be produced.
  • the sputtering power can be varied, for example, in the range of 20 kW to 200 kW.
  • the sputtering takes place in a sputtering system, which generates the spatially
  • the at least one diaphragm can for example define an opening whose size varies in the transport plane perpendicular to the transport direction.
  • a diaphragm may be provided which has a smaller opening in a central region of the cathode than at the edges. In this example, less material is used in the center of the glass substrate
  • Absorber layer is deposited as at the edges. In this way, therefore, an absorber layer is deposited, whose thickness is lower in a central region than at the edges.
  • the layer thickness of the absorber layer varies in this embodiment in the transport plane in one
  • the sputtering is carried out in a magnetron sputtering system, wherein to produce the varying thickness of the absorber layer an inhomogeneous
  • Magnetic field is used.
  • magnets are arranged behind the sputtering cathodes, which deflect electrons on spiral paths and thus increase the number of ionizing impacts.
  • an inhomogeneous magnetic field to the sputtering cathode of the absorber layer can be achieved that the sputtering rate over the surface of the sputtering cathode and thus in at least one direction
  • the layer thickness of the absorber layer can be varied in this embodiment, in particular in a direction perpendicular to the transport direction of the glass substrate in the sputtering.
  • the sputtering is carried out in a magnetron sputtering system, wherein to produce the varying thickness of the absorber layer an inhomogeneous
  • Process gas is used.
  • the sputtering process gas may be argon, for example.
  • the process gas can through
  • a cathode is used for sputtering the absorber layer, whose
  • an absorber layer can be produced by sputtering, whose
  • Material composition varies in one direction.
  • the cathode comprises NiCr, wherein the proportion of Ni varies in one direction of the cathode.
  • the proportion of Ni in the center of the cathode may be lower than at the edge of the cathode. In this way, it is advantageously achieved that by sputtering with the cathode
  • deposited absorber layer in the middle of the glass substrate has a lower nickel content than at the edges of the
  • Glass substrate has. This changes the g-value and light transmission in the middle of the glass substrate compared to the edges.
  • a mask layer is applied to the substrate before the application of the absorber layer Glass substrate applied, wherein the mask layer has a spatially varying surface occupation density.
  • the mask layer is, for example, a dot mask, wherein the dot mask has a spatially varying density and / or size of mask points. The number of mask points per unit area and / or their size varies in this case over the surface of the glass substrate.
  • the mask points preferably have lateral dimensions of not more than 3 mm, in particular in the range between 0.5 mm and 3 mm.
  • structuring of the absorber layer is usually barely or not at all visible in architectural glass.
  • the mask points are, for example, circular with
  • the number of lines per unit area and / or their width varies over the surface of the glass substrate.
  • the mask layer may comprise, for example, a water-soluble mask material and is preferably by
  • the absorber layer is applied by sputtering. Subsequently, the part of the absorber layer on the mask layer is preferably lifted off by a lift-off method.
  • the mask layer may, for example, comprise a water-soluble mask material, so that the lifting can take place by rinsing with water.
  • the Absorber layer for example, a hole pattern, wherein the holes in the absorber layer previously applied
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through a solar control glass with a layer system according to an embodiment
  • FIG. 2A shows a plan view of an exemplary embodiment of the solar control glass
  • FIG. 2B shows a profile of the thickness d A of the absorber layer in the vertical direction z in one exemplary embodiment
  • FIG. 2C shows a profile of the nickel concentration c Ni of FIG
  • Figure 3A shows the solar control glass at an intermediate step of an embodiment of the method for producing the solar control glass
  • 3B shows a profile of the surface occupation density p A of the absorber layer in the vertical direction z at
  • the solar control glass shown in Figure 1 has a
  • Glass substrate 1 which may be in particular a float glass.
  • a layer system 10 is applied, in particular for protection against
  • the layer system 10 comprises one on the substrate 1
  • the applied base layer 2 which is formed from a plurality of dielectric layers 21, 22, 23.
  • the first layer on the substrate 1 in the growth direction of the layer system 10 is an aluminum oxynitride layer 21 which, for example, has a thickness of between 10 nm and 17 nm.
  • Aluminum oxynitride layer 21 advantageously functions as
  • Diffusion barrier which reduces a diffusion of constituents of the glass substrate 1, for example sodium, into the layer system 10 and a diffusion of constituents of the layer system 10 into the glass substrate 1.
  • a layer 22 of SnÜ2 which may have a thickness between 0 nm and 15 nm.
  • the uppermost layer of the base layer 2 is a ZnO: Al Layer 23, which is for example between 5 nm and 30 nm thick.
  • a first silver layer 3 is grown, which has, for example, a thickness between 7 nm and 12 nm.
  • the silver layer 3 is a first of two optical functional layers 3, 7, which serve in particular for the reflection of heat radiation.
  • the first silver layer 3 follows in the direction of growth a metallic absorber layer 4, which consists of a metal or a metal alloy and has no silver.
  • the absorber layer can in particular directly to the
  • the styrene layer preferably a NiCr layer.
  • the styrene layer preferably a NiCr layer.
  • Absorber layer 80% Ni and 20% Cr have.
  • the absorber layer 4 is used in the manner described herein
  • Layer system prepared such that it has a spatially varying thickness, a spatially varying surface occupation density and / or a spatially varying material composition in at least one direction.
  • the g-value and the light transmission L T are advantageously varied in at least one direction of the sunshade glass.
  • the absorber layer 4 follows in the direction of growth a layer of aluminum oxynitride, which preferably directly adjoins the absorber layer 4.
  • Aluminum oxynitride preferably has an oxygen content of between 0 and 30% and a thickness of, for example, 5 nm to 27 nm.
  • the layer 5 of the aluminum oxynitride advantageously protects the absorber layer 4 from corrosion, in particular from oxidation. This has the advantage that the purely metallic character of the absorber layer 4 is maintained even with a temperature treatment of the layer system 10.
  • the layer 5 of the aluminum oxynitride follows a
  • Layers 61, 62, 63, 64, 65, 66 is formed.
  • the intermediate layer 6 contains in the growth direction a ZnO: Al layer 61 with a thickness of 10 nm to 17 nm, a SnCy layer 62 with a thickness of 8 nm to 13 nm, a SiO x N y layer 63 with a thickness of 7 nm to 12 nm, an A10 x N y layer 64 having a thickness of 10 nm to 17 nm, a SnCy layer 65 having a thickness of 0 nm to 15 nm and a ZnO: Al layer 66 having a thickness of 5 nm to 29 nm.
  • a minimum thickness of 0 nm is specified, this means here and in the following that this layer could optionally be omitted.
  • a further silver layer 7 is arranged, which for example has a thickness between 10 nm and 17 nm.
  • the second silver layer 7 follows a cover layer 8 in the direction of growth.
  • the cover layer 8 contains a NiCrO x layer 81, which is applied directly to the further silver layer 7 and preferably has a thickness between 0.5 nm and 4 nm.
  • This suboxidic NiCrO x layer 81 serves in particular for the protection of the second silver layer 7
  • the last layer in the growth direction of the layer system 10 is advantageously an SiO x N y layer 84, which preferably has a thickness between 6 nm and 10 nm. This in
  • Growth direction last layer 84 of the layer system protects the layer system in particular from oxidation.
  • FIGS. 2A to 2C show possible embodiments of the gradient of the absorber layer in the layer system of FIG
  • Sunscreen glass 100 shown schematically.
  • Figure 2A shows a plan view of an embodiment of the
  • Sunscreen glass 100 The shading shows the course of the thickness of the absorber layer 4 in the layer system 10 of the solar control glass.
  • the bright area in the center has a smaller thickness of the absorber layer than the darker areas on the upper and lower edge of the solar control glass 100. In this way it is achieved that the g-value varies in the layer system.
  • the solar control glass 100 may, for example, a
  • Sun protection glass 100 may be, for example, a floor to ceiling window.
  • the illustrated direction z is the vertical direction of the sunshade glass 100, which may for example correspond to the height above the floor.
  • the absorber layer has in the central region of Window, which corresponds in particular to the field of view, a high transparency. In the upper and lower regions of the solar control glass 100, however, the absorber layer has a greater thickness, so that the g-value and the
  • FIG. 2B A possible course of the thickness d A of the absorber layer in the direction z is shown schematically in FIG. 2B.
  • Absorber layer exhibits small and large values for z, i. for example, in the lower and upper of the
  • Sunscreen glass 100 a greater thickness than in the middle of the solar control glass on.
  • the absorber layer may comprise NiCr, with the concentration of nickel c Ni varying in the direction z. As shown in Fig. 2C, the concentration of nickel is small at small values and large values
  • Ceiling area of solar control glass 100 larger than in the middle area. In this way it is achieved that the g-value and the light transmission in the middle of the
  • Sun protection glass are larger than in the lower or upper area.
  • the variation of the thickness of the absorber layer according to FIG. 2B and the variation of the concentration of nickel according to FIG. 2C are thus two alternative possibilities, a gradient of the g-value and the light transmission in the
  • a gradient of the thickness of the absorber layer as in the example of FIG. 2B can be produced during the production of the layer system of the solar control glass 100 by one of the technical measures described above, in particular by a variation of the sputtering power during sputtering
  • Absorber layer a variation of the transport speed of the glass, through one or more apertures between the cathode provided for sputtering the absorber layer and the glass substrate, by an inhomogeneous magnetic field in the
  • a gradient of the nickel concentration as in the example of FIG. 2C can be generated by an inhomogeneous cathode as described above, in which, for example, the content of nickel in a direction perpendicular to a transport direction of the
  • Sunscreens also any other distributions of the thickness or the concentration of e.g. Nickel in the
  • Absorber layer can be produced.
  • Transport direction of the glass substrate is combined.
  • the transport speed during the transport stroke is the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport speed during the transport
  • Sputtering of the absorber layer are varied to produce a spatially varying thickness parallel to the transport direction, and at the same time a diaphragm between the cathode and the glass substrate to produce a Dickengradienten in the direction perpendicular to the transport direction are used.
  • FIG. 3A shows a plan view of the solar control glass 100 at an intermediate step of the method for producing the solar control glass prior to the application of the absorber layer.
  • a mask layer 9 is applied to the underlying layer, in particular to the first, before the application of the absorber layer
  • Mask layer 9 is in the embodiment as
  • Point mask in which the mask points have a spatially varying size.
  • the size of the mask points for example in the vertical z-direction, varies such that the mask points in the center of the solar control glass 100 are larger than at the lower and upper edges of the solar control glass.
  • the size of the mask points of the mask layer 9 is preferably not more than 3 mm, in particular in the range of 0.5 mm to 3 mm. Such a small size of the mask points has the advantage that the structuring of the absorber layer at
  • the mask points of the mask layer 9 may be formed, for example, of a water-soluble mask material, which is preferably applied by screen printing.
  • Absorber layer is subsequently by sputtering on the
  • Mask layer 9 applied.
  • the areas covered by the masses of the absorber layer are then lifted by a so-called lift-off process, so that the absorber layer remains only at the places that were not previously covered by the mask points.
  • Area occupation density p A of the absorber layer is generated, as shown by way of example in FIG. 3B.
  • the area occupation density p A in the vertical direction Z may vary such that it is maximum at the bottom and top of the sunshade glass 100 and minimum at the center of the sunshade glass 100.

Abstract

Es wird ein Sonnenschutzglas angegeben, mit einem Schichtsystem (10) auf einem Glassubstrat (1), wobei das Schichtsystem(10) in einer Wachstumsrichtung mindestens die folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge aufweist: - eine Grundschicht (2), die eine oder mehrere dielektrische Schichten (21, 22, 23) aufweist, - eine erste Silberschicht (3), - eine an die Silberschicht (3) angrenzende Absorberschicht (4) aus einem Metall oder einer Metalllegierung, - eine Aluminiumoxynitrid-Schicht (5), - eine Zwischenschicht (6), die eine oder mehrere dielektrische Schichten (61, 62, 63, 64, 65, 66) aufweist, - eine weitere Silberschicht (7), und - eine Deckschicht (8), die eine oder mehrere dielektrische Schichten (81, 82, 83, 84) aufweist, wobei die Absorberschicht (4) in mindestens einer Richtung eine räumlich variierende Dicke, eine räumlich variierende Materialzusammensetzung und/oder eine räumlich variierende Flächenbelegungsdichte aufweist.

Description

Beschreibung
Sonnenschutzglas und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Sonnenschutzglas, bei dem der Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und die Lichttransmission in mindestens einer Richtung variieren, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 101 816.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die drei wichtigsten Kenngrößen eines Schichtsystems für Wärme- oder Sonnenschutzverglasungen nach den Normen EN 410, EN 673 und EN 12898 sind die Lichttransmission LT, der
Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und das Emissionsvermögen e. Das Emissionsvermögen e ist ein Maß für das infrarote Wärmereflexionsvermögen. Die Lichttransmission LT gibt an, wie viel Prozent sichtbares Licht die Verglasung passieren kann. Der g-Wert beschreibt die Summe aus sekundärer
Wärmeabgabe nach innen und transmittierter solarer Energie. Beispielsweise bedeutet ein g-Wert von 0,5, dass 50% der eingestrahlten Energie den Raum hinter der Glasscheibe erreichen. Kleine Emissionsvermögen bewirken eine gute
Wärmedämmung, kleine g-Werte einen guten Sonnenschutz. Der Quotient aus Lt und dem g-Wert ist die Selektivität S einer Schicht. Die Selektivität S = LT / g sollte bei
Sonnenschutzschichten möglichst groß sein.
Sonnenschutzschichten mit niedrigem g-Wert haben in der Regel auch eine geringe Lichttransmission, da die Selektivität nicht beliebig erhöht werden kann, ohne deutliche Einbußen bei der Farbneutralität in Transmission hinnehmen zu müssen. Wenn ein großer Teil des solaren Energieeintrags nicht transmittiert werden soll, bleiben zwei Möglichkeiten, mit der Strahlung umzugehen: Sie kann entweder reflektiert oder absorbiert werden. Der Gebäudenutzer möchte seine Fassade aber selten als Spiegel wahrnehmen. Daher ist es vorteilhaft, den sichtbaren Anteil der solaren Strahlung im Schichtsystem soweit wie möglich zu absorbieren, um eine niedrige Reflexion zu erzielen. Sonnenschutzverglasungen mit niedrigem g-Wert enthalten aus diesem Grund neben den Silberschichten und den schützenden und entspiegelnden dielektrischen Schichten, insbesondere Oxiden, Nitriden oder Oxynitriden, noch eine oder mehrere Absorberschichten.
Schichtsysteme für Sonnen- oder Wärmeschutz sind daher in der Regel aus transparenten dielektrischen Schichten, bei denen der Brechungsindex n viel größer als der
Extinktionskoeffizient k ist, aus Edelmetallschichten, meistens Silber, bei denen k viel größer als der
Brechungsindex n, und aus Absorberschichten, bei denen n und k gleicher Größenordnung sind, aufgebaut.
Ein Schichtsystem für Sonnenschutzglas mit einer
Absorberschicht, die insbesondere zur gezielten Einstellung des g-Werts dient, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2013 111 178 Al bekannt.
Insbesondere bei großflächigen Architekturverglasungen kann der Wunsch nach verschiedenen optischen Eigenschaften des Sonnenschutzglases in verschiedenen Bereichen der Verglasung bestehen . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Sonnenschutzglas anzugeben, bei dem der
Gesamtenergiedurchlassgrad räumlich über die Fläche des
Sonnenschutzglases variiert. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein derartiges Sonnenschutzglas hergestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden durch ein Sonnenschutzglas und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Sonnenschutzglas ein Glassubstrat auf, auf das ein
Schichtsystem aufgebracht ist. Das Schichtsystem beginnt in Wachstumsrichtung mit einer Grundschicht. Die
Wachstumsrichtung ist die vom Substrat zur Oberfläche des Schichtsystems verlaufende Richtung. Die Grundschicht grenzt vorzugsweise unmittelbar an das Substrat des Schichtsystems an und weist insbesondere eine oder mehrere dielektrische Schichten auf. Die Grundschicht kann insbesondere eine oder mehrere Oxid-, Nitrid- oder Oxynitridschichten enthalten. Bei dem Glassubstrat des Schichtsystems handelt es sich
vorzugsweise um eine Glasscheibe, insbesondere um eine
Floatglasscheibe .
Auf die Grundschicht folgt in dem Schichtsystem eine erste Silberschicht. Die Silberschicht dient insbesondere zur
Reflexion von infraroter Strahlung, um einen Sonnenschutz zu erzielen. Die Silberschicht kann beispielsweise eine Dicke zwischen 5 nm und 20 nm aufweisen. Auf die Silberschicht folgt in Wachstumsrichtung eine
Absorberschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Die Absorberschicht grenzt vorteilhaft direkt an die
Silberschicht an. Die Absorberschicht ist vorteilhaft eine rein metallische Schicht, das heißt sie besteht nur aus
Metall oder einer Metalllegierung. Die Absorberschicht ist also insbesondere keine Oxid-, Oxynitrid- oder Nitridschicht.
Auf die Absorberschicht folgt in Wachstumsrichtung
vorzugsweise eine Aluminiumoxynitrid-Schicht, die
insbesondere zum Schutz der Absorberschicht vor Oxidation bei nachfolgenden Prozessschritten dient und vorteilhaft
unmittelbar an die Absorberschicht angrenzt. Dadurch, dass die Aluminiumoxynitridschicht die Absorberschicht bei
weiteren Prozessschritten vor einer Oxidation schützt, bleibt der rein metallische Charakter der Absorberschicht auch dann erhalten, wenn das Schichtsystem Prozessschritten ausgesetzt wird, bei denen das Risiko einer Oxidation der
Metallschichten auftreten könnte. Ein solcher Prozess kann insbesondere ein thermischer Vorspannprozess sein, mit dem eine mit dem Schichtsystem beschichtete Glasscheibe zum
Beispiel zu Einscheibensicherheitsglas oder teilvorgespanntem Glas verarbeitet wird.
Auf die Aluminiumoxynitrid-Schicht folgt in dem Schichtsystem eine Zwischenschicht, die eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweist. Wie die Grundschicht ist die
Zwischenschicht beispielsweise aus einer oder mehreren Oxid-, Oxynitrid- oder Nitridschichten aufgebaut.
Auf die Zwischenschicht folgt bei dem Schichtsystem in
Wachstumsrichtung eine weitere Silberschicht, die wie die erste Silberschicht beispielsweise zwischen 5 nm und 20 nm dick ist. Die weitere Silberschicht fungiert wie die erste Silberschicht als optische Funktionsschicht, wobei durch die Kombination von mindestens zwei Silberschichten in dem
Schichtsystem ein geringer Gesamtenergiedurchlassgrad (g- Wert) und somit ein guter Sonnenschutz erzielt wird.
Es ist möglich, dass das Schichtsystem mehr als nur zwei Silberschichten enthält. Beispielsweise können auf die weitere Silberschicht in dem Schichtsystem eine weitere
Zwischenschicht und noch eine weitere Silberschicht folgen. Mit anderen Worten weist das Schichtsystem zwei oder mehr Silberschichten auf, die jeweils durch dielektrische
Zwischenschichten voneinander separiert sind.
Auf die weitere Silberschicht oder im Fall von mehr als zwei Silberschichten auf die oberste Silberschicht des
Schichtsystems folgt eine Deckschicht, die wie die
Grundschicht und die mindestens eine Zwischenschicht eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweist. Die
dielektrischen Schichten der Grundschicht, der mindestens einen Zwischenschicht und der Deckschicht dienen zum einen zum Schutz der metallischen Silberschichten, insbesondere vor Oxidation, und zum anderen dazu, die Reflexion des
Schichtsystems zu vermindern und auf diese Weise einen hohen Lichttransmissionsgrad zu erzielen. Die Optimierung des Schichtsystems hinsichtlich einer möglichst geringen
Reflexion erfolgt insbesondere mittels computerbasierten Methoden, bei denen die Dicken der Einzelschichten optimiert werden. Solche Optimierungsverfahren und dazu geeignete
Software sind dem Fachmann bekannt und werden daher nicht näher erläutert. Bei dem Sonnenschutzglas weist die Absorberschicht gemäß zumindest einer Ausführungsform in mindestens einer Richtung eine räumlich variierende Dicke auf. Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Absorberschicht eine räumlich variierende Flächenbelegungsdichte auf. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weist die Absorberschicht eine räumlich variierende Materialzusammensetzung auf. Anders ausgedrückt ist die Dicke, die Flächenbelegungsdichte
und/oder die Materialzusammensetzung der Absorberschicht über die Gesamtfläche des Sonnenschutzglases nicht konstant, sondern mindestens eine dieser Größen weist in mindestens einer Richtung des Sonnenschutzglases einen Gradienten auf.
Auf diese Weise wird insbesondere der für Sonnenschutzglas besonders wichtige Parameter des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) in mindestens einer Richtung des Sonnenschutzglases variiert. Weiterhin wird auch die Lichttransmission Lt auf diese Weise räumlich variiert. Insbesondere kann bei einem hohen g-Wert eine hohe Lichttransmission Lt und entsprechend bei einem niedrigen g-Wert eine geringe Lichttransmission Lt erzielt werden.
Die Variation des g-Werts und der Lichttransmission Lt in mindestens einer Richtung des Sonnenschutzglases ermöglicht es vorteilhaft, in verschiedenen Bereichen des
Sonnenschutzglases verschiedene optische Eigenschaften zu erzielen, die ansonsten nur mit separat hergestellten
Scheiben zu realisieren wären. Dies ist insbesondere bei Architekturverglasungen von Vorteil. Bei Gebäudeverglasungen werden zunehmend große, insbesondere raumhohe, Scheiben verwendet. Es ist sogar denkbar, Sonnenschutzglas in der Höhe mehrerer Stockwerke zu realisieren. Bei großen Scheiben kann es wünschenswert sein, in bestimmten Bereichen, beispielsweise in einem unteren und/oder oberen Bereich eines Fensters mit Sonnenschutzglas, zum Beispiel im Brüstungs oder Deckenbereich, eine geringe Transmission und einen geringen g-Wert zu erzielen, um einen Sichtschutz und/oder guten Sonnenschutz zu erreichen. Andererseits ist in einem Sichtbereich, beispielsweise in der Mitte des Fensters (etwa auf Augenhöhe) wünschenswert, eine hohe Lichttransmission zu erzielen. Diese verschiedenen Funktionen können mit dem hierin beschriebenen Sonnenschutzglas in verschiedenen
Bereichen einer einzigen Glasscheibe realisiert werden. Auf diese Weise entfällt beispielsweise die Notwendigkeit, einen Bereich, in dem eine niedrige Transmission zur Herstellung eines Sichtschutzes erzielt werden soll, mit einer separaten Scheibe zu versehen.
Es hat sich insbesondere vorteilhaft herausgestellt, dass eine räumliche Variation der Dicke und/oder der
Flächenbelegungsdichte der Absorberschicht sich bei der
Positionierung der Absorberschicht auf der ersten
Silberschicht zwar auf die Lichttransmission und den g-Wert auswirkt, sich aber die übrigen optischen Eigenschaften nicht oder nur geringfügig ändern.
So ist es beispielsweise möglich, trotz eines räumlich variierenden g-Werts eine nahezu homogene zum Beispiel blaue Glasreflexionsfarbe, eine neutrale Transmissionsfarbe und eine niedrige Innenreflexion zu erzielen. Das
Sonnenschutzglas hat daher den Vorteil, dass das
Sonnenschutzglas hinsichtlich optischer Eigenschaften wie insbesondere der farblichen Erscheinung, beispielsweise der Farbe der Restreflexion oder des transmittierten Lichts, zunächst ohne Berücksichtigung der Absorberschicht optimiert werden kann, und dass dann die für den Sonnenschutz wesentlichen Kenngrößen der Lichttransmission und des g-Werts bedarfsgerecht für den jeweiligen Einsatzzweck durch die räumlich variierende Dicke der Absorberschicht für
verschiedene Bereiche des Sonnenschutzglases verschieden eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung weist der g-Wert des Sonnenschutzglases an einer ersten Stelle einen Maximalwert gmax und an einer zweiten Stelle einen Minimalwert gmin auf, wobei gmax - gmin - 0,05 ist. In diesem Fall ist der Gradient des g-Werts derart groß, dass die g-Werte an der ersten
Stelle und der zweiten Stelle um mindestens 0,05 voneinander abweichen. Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist der g-Wert des Sonnenschutzglases an einer ersten Stelle einen Maximalwert gmax und an einer zweiten Stelle einen
Minimalwert gmin auf, wobei gmax - gmin h 0,1 ist. Besonders bevorzugt ist gmax - gmin ^ 0,2 oder sogar > 0,3.
Der räumlich variierende g-Wert des Sonnenschutzglases weist vorzugsweise Werte im Bereich zwischen 0,05 und 0,45, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,2 und 0,35 auf.
Mit der räumlichen Variation des g-Werts ist eine räumliche Variation der Lichttransmission LT des Sonnenschutzglases verbunden. Insbesondere sind der g-Wert und die
Lichttransmission positiv korreliert, d.h. mit zunehmendem g- Wert nimmt auch die Lichttransmission zu und umgekehrt. Das Sonnenschutzglas weist vorzugsweise eine räumlich variierende Lichttransmission LT im Bereich zwischen 0 und 0,8 auf, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,4 und 0,7.
Die Dicke der Absorberschicht weist vorzugsweise Werte in einem Bereich zwischen 0,5 nm und 50 nm auf. Die Absorberschicht besteht bei einer bevorzugten Ausgestaltung aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit mindestens einem der Elemente Ni, Cr, Nb oder Ta. Die
Absorberschicht kann insbesondere eine NiCr-Metalllegierung, beispielsweise eine NiCr-Metalllegierung mit 80 % Ni und 20 % Cr, aufweisen.
Das Sonnenschutzglas kann insbesondere für
Architekturverglasungen vorgesehen sein. In diesem Fall kann das Glassubstrat insbesondere eine Flachglasscheibe sein, beispielsweise eine Floatglasscheibe. Das Sonnenschutzglas kann beispielsweise als Bestandteil eines Fensters oder eines Fassadenelements vorgesehen sein. Das Glassubstrat kann insbesondere eine Breite von mindestens 3 m und eine Länge von mindestens 3 m, mindestens 5 m oder sogar mindestens 6 m aufweisen. Es sind Längen von beispielsweise bis zu 18 m denkbar. In diesem Fall kann das Glassubstrat zum Beispiel eine Glasscheibe sein, die zur Verglasung mehrerer Stockwerke eines Gebäudes vorgesehen ist.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des
Sonnenschutzglases angegeben. Bei dem Verfahren wird das Schichtsystem vorzugsweise durch Sputtern in einer
Sputteranlage hergestellt, insbesondere durch Magnetron- Sputtern. Auf diese Weise kann das Schichtsystem in einem kontinuierlichen Prozess auf großer Fläche kosteneffizient auf das Glassubstrat aufgebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Sputtern in einer Sputteranlage, bei der das Glassubstrat während des Sputterns transportiert wird. Die Sputteranlage kann insbesondere eine sogenannte In-Line-Sputteranlage sein, bei der das Glassubstrat in einer linearen Bewegung unter den Sputterkathoden bewegt wird.
Zur Erzeugung der räumlich variierenden Dicke der
Absorberschicht wird vorzugsweise die
Transportgeschwindigkeit des Glassubstrats während des Sputterns der Absorberschicht variiert. Insbesondere wird in einem Bereich des Glassubstrats, der langsamer unter der Sputterkathode für die Absorberschicht hindurchbewegt wird, eine größere Dicke der Absorberschicht erzielt als in einem Bereich des Glassubstrats, der schneller unter der
Sputterkathode hindurchbewegt wird. Durch eine
kontinuierliche Variation der Transportgeschwindigkeit kann ein kontinuierlicher Gradient der Schichtdicke der
Absorberschicht erzeugt werden. Die Transportgeschwindigkeit kann beispielsweise im Bereich von 1 m/min bis 8 m/min, bevorzugt im Bereich von 2 m/min bis 4 m/min, variiert werden. Die Variation der Schichtdicke durch eine Variation der Transportgeschwindigkeit kann vorteilhaft durch eine entsprechende Steuersoftware für das Transportband in der Sputteranlage erzeugt werden. Die Schichtdicke der
Absorberschicht variiert bei dieser Ausgestaltung in einer Richtung parallel zur Transportrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird zur Erzeugung der räumlich variierenden Dicke der Absorberschicht die
elektrische Leistung beim Sputtern der Absorberschicht zeitlich variiert. Durch eine kontinuierliche Variation der Leistung kann ein kontinuierlicher Gradient der Schichtdicke der Absorberschicht erzeugt werden. Die Sputterleistung kann beispielsweise im Bereich von 20 kW bis 200 kW variiert werden . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Sputtern in einer Sputteranlage, die zur Erzeugung der räumlich
variierenden Dicke der Absorberschicht mindestens eine Blende zwischen einer zum Sputtern der Absorberschicht vorgesehenen Kathode und dem Glassubstrat aufweist. Die mindestens eine Blende kann beispielsweise eine Öffnung definieren, deren Größe in der Transportebene senkrecht zur Transportrichtung variiert. Es kann beispielsweise eine Blende vorgesehen sein, die in einem zentralen Bereich der Kathode eine geringere Öffnung aufweist als an den Rändern. In diesem Beispiel wird in der Mitte des Glassubstrats weniger Material der
Absorberschicht abgeschieden wird als an den Rändern. Auf diese Weise wird also eine Absorberschicht abgeschieden, deren Dicke in einem zentralen Bereich geringer ist als an den Rändern. Die Schichtdicke der Absorberschicht variiert bei dieser Ausgestaltung in der Transportebene in einer
Richtung senkrecht zur Transportrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Sputtern in einer Magnetron-Sputteranlage, wobei zur Erzeugung der variierenden Dicke der Absorberschicht ein inhomogenes
Magnetfeld eingesetzt wird. In einer Magnetron-Sputteranlage sind hinter den Sputterkathoden Magneten angeordnet, welche Elektronen auf Spiralbahnen ablenken und so die Anzahl der ionisierenden Stöße erhöhen. Durch Anlegen eines inhomogenen Magnetfelds an die Sputterkathode der Absorberschicht kann erreicht werden, dass die Sputterrate über die Fläche der Sputterkathode und somit in mindestens einer Richtung
variiert. Die Schichtdicke der Absorberschicht kann bei dieser Ausgestaltung insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung des Glassubstrats in der Sputteranlage variiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Sputtern in einer Magnetron-Sputteranlage, wobei zur Erzeugung der variierenden Dicke der Absorberschicht ein inhomogenes
Prozessgas eingesetzt wird. Das Prozessgas beim Sputtern kann beispielsweise Argon sein. Das Prozessgas kann durch
räumliche verteilte Einlassdüsen in die Sputteranlage
eingelassen werden. Durch einen räumlich unterschiedlichen Einlass des Prozessgases ist es möglich, eine inhomogene Verteilung des Prozessgases beim Sputtern der Absorberschicht zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Abscheidung der
Absorberschicht mit einer räumlich variierenden Dicke
erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Sputtern der Absorberschicht eine Kathode verwendet, deren
Materialzusammensetzung in einer Richtung variiert,
insbesondere in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Glasscheibe. Auf diese Weise kann durch Sputtern eine Absorberschicht hergestellt werden, deren
Materialzusammensetzung in einer Richtung variiert.
Vorzugsweise weist die Kathode NiCr auf, wobei der Anteil von Ni in einer Richtung der Kathode variiert. Beispielsweise kann der Anteil von Ni in der Mitte der Kathode geringer sein als am Rand der Kathode. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die durch Sputtern mit der Kathode
abgeschiedene Absorberschicht in der Mitte des Glassubstrats einen geringeren Nickelanteil als an den Rändern des
Glassubstrats aufweist. Dies verändert den g-Wert und die Lichttransmission in der Mitte des Glassubstrats im Vergleich zu den Rändern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Absorberschicht eine Maskenschicht auf das Glassubstrat aufgebracht, wobei die Maskenschicht eine räumlich variierende Flächenbelegungsdichte aufweist. Die Maskenschicht ist beispielsweise eine Punktmaske, wobei die Punktmaske eine räumlich variierende Dichte und/oder Größe von Maskenpunkten aufweist. Die Anzahl der Maskenpunkte pro Flächeneinheit und/oder deren Größe variiert in diesem Fall über die Fläche des Glassubstrats.
Die Maskenpunkte weisen vorzugsweise laterale Abmessungen von nicht mehr als 3 mm, insbesondere im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm, auf. Die mittels der Maskierung bewirkte
Strukturierung der Absorberschicht ist in diesem Fall bei Architekturglas in der Regel kaum oder gar nicht sichtbar.
Die Maskenpunkte sind beispielsweise kreisförmig mit
Durchmessern von nicht mehr als 3 mm oder bevorzugt von nicht mehr als 1 mm.
Alternativ zu einer Punktmaske kann eine Linienmaske
verwendet werden. In diesem Fall variiert insbesondere die Anzahl Linien pro Flächeneinheit und/oder deren Breite über die Fläche des Glassubstrats.
Die Maskenschicht kann beispielsweise ein wasserlösliches Maskenmaterial aufweisen und wird vorzugsweise durch
Siebdruck oder Digitaldruck aufgebracht. Nach dem Aufbringen der Maskenschicht auf den Teil des Schichtsystems unterhalb der Absorberschicht wird die Absorberschicht durch Sputtern aufgebracht. Nachfolgend wird der Teil der Absorberschicht auf der Maskenschicht vorzugsweise durch ein Lift-Off- Verfahren abgehoben. Die Maskenschicht kann beispielsweise ein wasserlösliches Maskenmaterial aufweisen, so dass das Abheben durch Spülen mit Wasser erfolgen kann. Nach dem
Ablösen der zuvor maskierten Bereiche weist die Absorberschicht beispielsweise ein Lochraster auf, wobei die Löcher in der Absorberschicht den zuvor aufgebrachten
Maskenpunkten entsprechen. In den Bereichen einer höheren Flächenbelegungsdichte der Maskenpunkte weist die
Absorberschicht somit eine höhere Lochdichte als in Bereichen auf, in denen die Maskenschicht eine geringere
Flächenbelegungsdichte der Maskenpunkte hatte. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Absorberschicht hergestellt werden, deren Flächenbelegungsdichte in mindestens einer Richtung variiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Sonnenschutzglas mit einem Schichtsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 2A eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Sonnenschutzglases ,
Figur 2B einen Verlauf der Dicke dA der Absorberschicht in der vertikalen Richtung z bei einem Ausführungsbeispiel,
Figur 2C einen Verlauf der Nickelkonzentration cNi der
Absorberschicht in der vertikalen Richtung z bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figur 3A das Sonnenschutzglas bei einem Zwischenschritt eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Herstellung des Sonnenschutzglases, und
Figur 3B einen Verlauf der Flächenbelegungsdichte pA der Absorberschicht in der vertikalen Richtung z bei einem
Ausführungsbeispiel .
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die
dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen .
Das in Figur 1 dargestellte Sonnenschutzglas weist ein
Glassubstrat 1 auf, das insbesondere eine Floatglasscheibe sein kann. Auf das Glassubstrat 1 ist ein Schichtsystem 10 aufgebracht, das insbesondere zum Schutz vor
Sonneneinstrahlung dient.
Das Schichtsystem 10 umfasst eine auf das Substrat 1
aufgebrachte Grundschicht 2, die aus mehreren dielektrischen Schichten 21, 22, 23 gebildet ist. Die in Wachstumsrichtung des Schichtsystems 10 erste Schicht auf dem Substrat 1 ist eine Aluminiumoxynitrid-Schicht 21, die beispielsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 17 nm aufweist. Die
Aluminiumoxynitrid-Schicht 21 fungiert vorteilhaft als
Diffusionsbarriere, die eine Diffusion von Bestandteilen des Glassubstrats 1, beispielsweise Natrium, in das Schichtsystem 10 und eine Diffusion von Bestandteilen des Schichtsystems 10 in das Glassubstrat 1 vermindert. Darauf folgt eine Schicht 22 aus SnÜ2, die eine Dicke zwischen 0 nm und 15 nm aufweisen kann. Die oberste Schicht der Grundschicht 2 ist eine ZnO:Al- Schicht 23, die beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm dick ist .
Auf die oberste Schicht 23 der Grundschicht 2 ist eine erste Silberschicht 3 aufgewachsen, die beispielsweise eine Dicke zwischen 7 nm und 12 nm aufweist. Die Silberschicht 3 ist eine erste von zwei optischen Funktionsschichten 3, 7, die insbesondere zur Reflexion von Wärmestrahlung dienen.
Der ersten Silberschicht 3 folgt in Wachstumsrichtung eine metallische Absorberschicht 4 nach, die aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht und kein Silber aufweist. Die Absorberschicht kann insbesondere unmittelbar an die
Silberschicht 3 angrenzenden. Die Absorberschicht ist
vorzugsweise eine NiCr-Schicht . Beispielsweise kann die
Absorberschicht 80% Ni und 20% Cr aufweisen.
Die Absorberschicht 4 wird bei dem hierin beschriebenen
Schichtsystem derart hergestellt, dass sie in mindestens einer Richtung eine räumlich variierende Dicke, eine räumlich variierende Flächenbelegungsdichte und/oder eine räumlich variierende Materialzusammensetzung aufweist. Auf diese Weise werden vorteilhaft der g-Wert und die Lichttransmission LT in mindestens einer Richtung des Sonnenschutzglases variiert.
Der Absorberschicht 4 folgt in Wachstumsrichtung eine Schicht aus Aluminiumoxynitrid nach, die vorzugsweise direkt an die Absorberschicht 4 angrenzt. Die Schicht 5 aus dem
Aluminiumoxynitrid weist vorzugsweise einen Sauerstoffanteil zwischen 0 und 30 % und eine Dicke von beispielsweise 5 nm bis 27 nm auf. Die Schicht 5 aus dem Aluminiumoxynitrid schützt die Absorberschicht 4 vorteilhaft vor Korrosion, insbesondere vor Oxidation. Dies hat den Vorteil, dass der rein metallische Charakter der Absorberschicht 4 auch bei einer Temperaturbehandlung des Schichtsystems 10 erhalten bleibt .
Der Schicht 5 aus dem Aluminiumoxynitrid folgt eine
Zwischenschicht 6 nach, die aus mehreren dielektrischen
Schichten 61, 62, 63, 64, 65, 66 gebildet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel enthält die Zwischenschicht 6 in Wachstumsrichtung eine ZnO : Al-Schicht 61 mit einer Dicke von 10 nm bis 17 nm, eine SnCy-Schicht 62 mit einer Dicke von 8 nm bis 13 nm, eine SiOxNy-Schicht 63 mit einer Dicke von 7 nm bis 12 nm, eine A10xNy-Schicht 64 mit einer Dicke von 10 nm bis 17 nm, eine SnCy-Schicht 65 mit einer Dicke von 0 nm bis 15 nm und eine ZnO : Al-Schicht 66 mit einer Dicke von 5 nm bis 29 nm. Bei einer Schicht, bei der eine minimale Dickenangabe von 0 nm angegeben ist, bedeutet dies hier und im Folgenden, dass diese Schicht optional weggelassen werden könnte.
Auf der obersten Schicht 66 der Zwischenschicht 6 ist eine weitere Silberschicht 7 angeordnet, welche beispielsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 17 nm aufweist. Die erste
Silberschicht 3 und die zweite Silberschicht 7 des
Schichtsystems dienen insbesondere zur Reflexion von
infraroter Strahlung und sind daher wesentliche optische Funktionsschichten des Sonnenschutzglases.
Der zweiten Silberschicht 7 folgt in Wachstumsrichtung eine Deckschicht 8 nach. Die Deckschicht 8 enthält eine NiCrOx- Schicht 81, die unmittelbar auf die weitere Silberschicht 7 aufgebracht ist und bevorzugt eine Dicke zwischen 0,5 nm und 4 nm aufweist. Diese suboxidische NiCrOx-Schicht 81 dient insbesondere zum Schutz der zweiten Silberschicht 7 vor
Oxidation .
In der Deckschicht 8 folgen in Wachstumsrichtung eine ZnO:Al- Schicht 82 mit einer Dicke zwischen 12 nm und 31 nm und eine SnCy-Schicht 83 mit einer Dicke zwischen 0 nm und 16 nm.
Die in Wachstumsrichtung letzte Schicht des Schichtsystems 10 ist vorteilhaft eine SiOxNy-Schicht 84, die vorzugsweise eine Dicke zwischen 6 nm und 10 nm aufweist. Diese in
Wachstumsrichtung letzte Schicht 84 des Schichtsystems schützt das Schichtsystem insbesondere vor Oxidation.
In den Figuren 2A bis 2C sind mögliche Ausgestaltungen des Gradienten der Absorberschicht in dem Schichtsystem des
Sonnenschutzglases 100 schematisch dargestellt. Figur 2A zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des
Sonnenschutzglases 100. Die Schattierung zeigt den Verlauf der Dicke der Absorberschicht 4 in dem Schichtsystem 10 des Sonnenschutzglases. Hierbei weist der helle Bereich in der Mitte eine geringere Dicke der Absorberschicht als die dunkler dargestellten Bereiche am oberen und unteren Rand des Sonnenschutzglases 100 auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass der g-Wert in dem Schichtsystem variiert.
Das Sonnenschutzglas 100 kann zum Beispiel eine
Fensterscheibe sein, die als Sonnenschutzverglasung
vorgesehen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel des
Sonnenschutzglases 100 kann es sich beispielsweise um eine raumhohe Fensterscheibe handeln. Die dargestellte Richtung z ist die vertikale Richtung des Sonnenschutzglases 100, die beispielsweise der Höhe über dem Fußboden entsprechen kann. Die Absorberschicht weist im mittleren Bereich der Fensterscheibe, der insbesondere dem Sichtbereich entspricht, eine hohe Transparenz auf. Im oberen und unteren Bereich des Sonnenschutzglases 100 weist die Absorberschicht dagegen eine größere Dicke auf, so dass der g-Wert und die
Lichttransmission in diesen Bereichen geringer sind. Auf diese Weise kann insbesondere erreicht werden, dass der
Eintrag von Sonnenenergie trotz der hohen Transparenz und dem damit verbundenen geringen g-Wert im mittleren Bereich nicht zu groß ist. Durch die geringere Transparenz im Bodenbereich kann beispielsweise ein Sichtschutz erzielt werden.
Ein möglicher Verlauf der Dicke dA der Absorberschicht in der Richtung z ist schematisch in Figur 2B dargestellt. Die
Absorberschicht weist bei kleinen und großen Werten für z, d.h. beispielsweise im unteren und oberen des
Sonnenschutzglases 100, eine größere Dicke als in der Mitte des Sonnenschutzglases auf.
Alternativ zur räumlichen Variation der Dicke der
Absorberschicht kann ein räumlicher Gradient des g-Werts und der Lichttransmission durch eine räumliche Variation der Materialzusammensetzung der Absorberschicht erzielt werden. Beispielsweise kann die Absorberschicht NiCr aufweisen, wobei die Konzentration von Nickel cNi in der Richtung z variiert. Wie in Figur 2C dargestellt, ist die Konzentration von Nickel bei kleinen Werten und großen Werten der vertikalen
Koordinate z, d.h. beispielsweise im Bodenbereich und
Deckenbereich des Sonnenschutzglases 100, größer als im mittleren Bereich. Auf diese Weise wird erreicht, dass der g- Wert und die Lichttransmission im mittleren Bereich des
Sonnenschutzglases größer sind als im unteren oder oberen Bereich . Die Variation der Dicke der Absorberschicht gemäß Figur 2B und die Variation der Konzentration von Nickel gemäß Figur 2C sind somit zwei alternative Möglichkeiten, einen Gradienten des g-Werts und der Lichttransmission in dem
Sonnenschutzglases 100 zu realisieren.
Ein Gradient der Dicke der Absorberschicht wie im Beispiel der Figur 2B kann bei der Herstellung des Schichtsystems des Sonnenschutzglases 100 durch eine der zuvor beschriebenen technischen Maßnahmen erzeugt werden, insbesondere durch eine Variation der Sputterleistung beim Sputtern der
Absorberschicht, eine Variation der Transportgeschwindigkeit des Glases, durch eine oder mehrere Blenden zwischen der zum Sputtern der Absorberschicht vorgesehenen Kathode und dem Glassubstrat, durch ein inhomogenes Magnetfeld in der
Sputteranlage oder durch ein inhomogenes Prozessgas in der Sputteranlage .
Ein Gradient der Nickelkonzentration wie im Beispiel der Fig. 2C kann wie zuvor beschrieben durch eine inhomogene Kathode erzeugt werden, bei der zum Beispiel der Gehalt von Nickel in einer Richtung senkrecht zu einer Transportrichtung des
Glassubstrats in der Sputteranlage variiert.
Die in den Figuren 2A bis 2C dargestellten Gradienten der Dicke der Absorberschicht oder der Nickelkonzentration, die in der Mitte des Glassubstrats ein Minimum und an den Rändern ein Maximum aufweisen, sind rein beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich können je nach Anwendung des
Sonnenschutzglases auch beliebige andere Verteilungen der Dicke oder der Konzentration von z.B. Nickel in der
Absorberschicht hergestellt werden. Insbesondere ist es möglich, einen Gradienten in zwei Richtungen zu erzeugen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Verfahren zur Erzeugung eines Gradienten parallel zur Transportrichtung des Glassubstrats in der Sputteranlage mit einem Verfahren zur Erzeugung eines Gradienten senkrecht zur
Transportrichtung des Glassubstrats kombiniert wird.
Beispielsweise kann die Transportgeschwindigkeit beim
Sputtern der Absorberschicht zur Erzeugung einer räumlich variierenden Dicke parallel zur Transportrichtung variiert werden, und gleichzeitig eine Blende zwischen der Kathode und dem Glassubstrat zur Erzeugung eines Dickengradienten in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung eingesetzt werden.
Figur 3A zeigt eine Draufsicht auf das Sonnenschutzglas 100 bei einem Zwischenschritt des Verfahrens zur Herstellung des Sonnenschutzglases vor dem Aufbringen der Absorberschicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Absorberschicht eine Maskenschicht 9 auf die darunter liegende Schicht, insbesondere auf die erste
Silberschicht des Schichtsystems , aufgebracht. Die
Maskenschicht 9 ist bei dem Ausführungsbeispiel als
Punktmaske ausgeführt, bei der die Maskenpunkte eine räumlich variierende Größe aufweisen. Wie in Figur 3A zu sehen, variiert die Größe der Maskenpunkte beispielsweise in der vertikalen z-Richtung derart, dass die Maskenpunkte in der Mitte des Sonnenschutzglases 100 größer sind als am unteren und oberen Rand des Sonnenschutzglases. Bei einer
alternativen Ausgestaltung könnte anstatt der Größe der
Maskenpunkte deren Dichte räumlich variiert werden. Die Größe der Maskenpunkte der Maskenschicht 9 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 3 mm, insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm. Eine so geringe Größe der Maskenpunkte hat den Vorteil, dass die Strukturierung der Absorberschicht bei
Architekturglas im Wesentlichen nicht erkennbar ist. Die Maskenpunkte der Maskenschicht 9 können beispielsweise aus einem wasserlöslichen Maskenmaterial gebildet sein, das vorzugsweise durch Siebdruck aufgebracht wird. Die
Absorberschicht wird nachfolgend durch Sputtern auf die
Maskenschicht 9 aufgebracht. Die von den Massenpunkten bedeckten Bereiche der Absorberschicht werden danach durch ein so genanntes Lift-Off-Verfahren abgehoben, so dass die Absorberschicht nur an den Stellen verbleibt, die vorher nicht von den Maskenpunkten bedeckt waren.
Auf diese Weise wird eine räumlich variierende
Flächenbelegungsdichte pA der Absorberschicht erzeugt, wie sie beispielhaft in Figur 3B dargestellt ist. Insbesondere kann in diesem Beispiel die Flächenbelegungsdichte pA in der vertikalen Richtung Z derart variieren, dass sie im unteren und oberen Bereich des Sonnenschutzglases 100 maximal und in der Mitte des Sonnenschutzglases 100 minimal ist. Die
Auswirkung auf den g-Wert und die Lichttransmission sind in diesem Fall vergleichbar zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 2A bis 2C, d.h. mit einem solchen Sonnenschutzglas werden in der Mitte ein hoher g-Wert verbunden mit einer hohen Lichttransmission und im unteren und oberen Bereich ein niedriger g-Wert verbunden mit einer niedrigen
Lichttransmission erzielt.
Durch eine andere Wahl der Maskenschicht können
selbstverständlich auch andere Verläufe der
Flächenbelegungsdichte sowie des g-Werts und der
Lichttransmission erzeugt werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Sonnenschutzglas (100) mit einem Schichtsystem (10) auf einem Glassubstrat (1), wobei das Schichtsystem (10) in einer Wachstumsrichtung mindestens die folgenden
Schichten in der genannten Reihenfolge aufweist:
- eine Grundschicht (2), die eine oder mehrere
dielektrische Schichten (21, 22, 23) aufweist,
- eine erste Silberschicht (3) ,
- eine an die Silberschicht (3) angrenzende
Absorberschicht (4) aus einem Metall oder einer
Metalllegierung,
- eine Aluminiumoxynitrid-Schicht (5) ,
- eine Zwischenschicht (6), die eine oder mehrere dielektrische Schichten (61, 62, 63, 64, 65, 66) aufweist,
- eine weitere Silberschicht (7), und
- eine Deckschicht (8), die eine oder mehrere
dielektrische Schichten (81, 82, 83, 84) aufweist, wobei die Absorberschicht (4) in mindestens einer
Richtung eine räumlich variierende Dicke, eine räumlich variierende Materialzusammensetzung und/oder eine räumlich variierende Flächenbelegungsdichte aufweist.
2. Sonnenschutzglas nach Anspruch 1,
wobei der g-Wert des Sonnenschutzglases an einer ersten Stelle einen Maximalwert gmax und an einer zweiten Stelle einen Minimalwert gmin aufweist, wobei gmax - gmin ^ 0,05 ist .
3. Sonnenschutzglas nach Anspruch 2,
wobei gmax - gmin ^ 0,2 ist.
4. Sonnenschutzglas nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei der g-Wert des Sonnenschutzglases (100) in einem Bereich zwischen 0,05 und 0,45 variiert.
5. Sonnenschutzglas nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Lichttransmission Lt des Sonnenschutzglases (100) in einem Bereich zwischen 0 und 0,8 variiert.
6. Sonnenschutzglas nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Absorberschicht (4) eine Dicke zwischen 0,5 nm und 50 nm aufweist.
7. Sonnenschutzglas nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Absorberschicht (4) NiCr aufweist.
8. Sonnenschutzglas nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei das Sonnenschutzglas (100) Bestandteil eines Fensters, eines Fassadenelements oder einer
Fahrzeugscheibe ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenschutzglases nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem das Schichtsystem (10) durch Sputtern in ein einer Sputteranlage hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei das Sputtern in einer Sputteranlage erfolgt, bei der das Glassubstrat (1) während des Sputterns transportiert wird, und wobei zur Erzeugung der räumlich variierenden Dicke der Absorberschicht (4) eine
Transportgeschwindigkeit des Glassubstrats (1) während des Sputterns variiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
wobei das Sputtern in einer Sputteranlage erfolgt, bei der das Glassubstrat (1) während des Sputterns
transportiert wird, und wobei zur Erzeugung der räumlich variierenden Dicke der Absorberschicht die elektrische Leistung beim Sputtern der Absorberschicht zeitlich variiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei das Sputtern in einer Sputteranlage erfolgt, die zur Erzeugung der räumlich variierenden Dicke der
Absorberschicht (4) mindestens eine Blende zwischen einer zum Sputtern der Absorberschicht (4) vorgesehenen Kathode und dem Glassubstrat (1) aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei das Sputtern in einer Magnetron-Sputteranlage erfolgt, und wobei zur Erzeugung der variierenden Dicke der Absorberschicht (4) ein inhomogenes Magnetfeld eingesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
wobei beim Sputtern der Absorberschicht (4) ein räumlich inhomogenes Prozessgas eingesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
wobei zum Sputtern der Absorberschicht (4) eine Kathode verwendet wird, deren Materialzusammensetzung in einer Richtung variiert.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
wobei zur Erzeugung einer räumlich variierenden
Flächenbelegungsdichte der Absorberschicht (4) vor dem
Aufbringen der Absorberschicht (4) eine Maskenschicht (9) auf das Glassubstrat (1) aufgebracht wird, und wobei die Maskenschicht eine räumlich variierende
Flächenbelegungsdichte aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
wobei die Maskenschicht (9) eine Punktmaske oder eine Linienmaske ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
wobei die Maskenschicht (9) eine Punktmaske ist, die Maskenpunkte mit einer Größe zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweist .
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