EP4673408A1 - Beschichtete scheibe mit einem kommunikationsfenster - Google Patents

Beschichtete scheibe mit einem kommunikationsfenster

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Publication number
EP4673408A1
EP4673408A1 EP24701329.5A EP24701329A EP4673408A1 EP 4673408 A1 EP4673408 A1 EP 4673408A1 EP 24701329 A EP24701329 A EP 24701329A EP 4673408 A1 EP4673408 A1 EP 4673408A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pane
layers
coating
electrically conductive
layer
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.)
Pending
Application number
EP24701329.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Li-Ya Yeh
Nadine HECKER
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 Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
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 Saint Gobain Sekurit France SAS filed Critical Saint Gobain Sekurit France SAS
Publication of EP4673408A1 publication Critical patent/EP4673408A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3435—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C03C2217/948—Layers comprising indium tin oxide [ITO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • C03C2218/328—Partly or completely removing a coating

Definitions

  • the invention relates to a coated pane with a communication window as well as a method for producing such a coated pane and its use.
  • Panes with metallic or metal-containing layers are widely used in both building glazing and vehicle glazing. These metal-based coatings influence the transmission, reflection and absorption behavior of electromagnetic radiation. Electrically conductive coatings can be used to heat the pane.
  • a sun protection coating reflects a significant portion of the incident solar radiation, especially in the infrared range, which leads to reduced heating of the interior in summer.
  • the low-E layer reduces the emission of long-wave heat radiation from a heated pane into the interior if the low-E layer is applied to the surface of a pane facing the interior. In winter, when outside temperatures are low, the radiation of heat from the interior to the outside environment is prevented.
  • Such layers are known, for example, from WO2022248260A1, DE202021102267U1 and WO2022161770A1.
  • panes with metal-containing coatings also have disadvantages.
  • radio frequency radiation is absorbed by many metal-containing coatings.
  • the functionality of many sensors, navigation, telecommunications or radio devices is significantly impaired as a result.
  • it is usually necessary to remove at least part of the metal-containing coating.
  • electromagnetic radiation in the radio frequency range such as FM, AM, UHF, VHF, DAB, mobile telephony in the GSM 900, GSM 1800 and UMTS bands
  • GPS satellite-based navigation
  • microwave radiation at least a net or grid-like removal of the coating is necessary.
  • the grid meshes must have a line spacing that is significantly smaller than the wavelength in question of the desired electromagnetic radiation.
  • the metal-containing coatings are removed in the form of lines using a suitable laser, for example. Since only small portions of the metal-containing coating have to be removed, the infrared radiation-absorbing effect is largely retained.
  • Layers that are at least partially permeable to radio frequency radiation are known, for example, from W02004051869A2 and US6730389B2.
  • EP3034295A1, W02014033007A1 and WO2012066324A1 disclose panes with a communication window in which the metal-containing coating is removed using laser beams. In the areas intended for decoating, the coating is completely removed in order to create a communication window. The decoating process is energy- and time-intensive.
  • DE202021100791 U1 discloses a pane of glass which, as is typical for vehicle windows, has a black print in an edge area, with a functional coating of the pane of glass being applied to the pane outside the edge area mentioned.
  • Typical black prints are made, for example, of enamel with glass frits, which, when applied to glass, usually have thicknesses of well over 10 pm. Such thicknesses of the black print are usually necessary in order to achieve sufficient opacity of the pane in the desired area.
  • the present invention is based on the object of providing a coated pane with a communication window that can be produced cost-effectively, sustainably and efficiently.
  • the object is to provide an improved method for producing a coated pane with a communication window.
  • the method should be able to be carried out in different ways and allow the production of the communication window with any shape and size.
  • the coated pane with communication window comprises a pane and a coating on a surface of the pane.
  • the coating has at least one communication region and at least one base region.
  • the coating has at least one dielectric layer in the communication region and at least the dielectric layer in the base region and an electrically conductive layer above the dielectric layer.
  • the communication region has fewer layers, preferably at least one layer less, than the base region and is free of electrically conductive layers. This means that no electrically conductive layers are arranged in the communication region of the coating.
  • the dielectric layer in the communication area and in the base area is the same layer.
  • the dielectric layer is preferably in direct contact with the pane; it is therefore the first layer on the pane.
  • further layers can be arranged above the dielectric layer, whereby the additional layers arranged in the communication area and in the base area are preferably all arranged below the electrically conductive layer in the base area.
  • layers can also be arranged above the electrically conductive layer.
  • more than one electrically conductive layer preferably 2, particularly preferably 3 electrically conductive layers, can also be arranged. If further layers are arranged in the communication area in addition to the dielectric layer, the further layers are preferably arranged in the base area in exactly the same order without additional intermediate layers.
  • the layers arranged in the communication area are preferably arranged in the same form and order in the base area, except that the base area still has at least the electrically conductive layer above these layers. This has the advantage that the communication area can be created simply by removing the upper layers, including the electrically conductive layer, of the base area.
  • the communication area of the pane is the area that can function as a kind of communication window.
  • the pane is therefore more permeable to high-frequency radiation with a frequency of, for example, 1 to 3 GHz than in the base area.
  • the communication area therefore allows the reception of radiation that is required, for example, for the proper use of sensors, navigation, telecommunications or radio devices.
  • the at least one dielectric layer in the communication area reduces the permeability of the high-frequency radiation.
  • the coating does not have to be completely stripped in any area in order to create the communication window. This is a great advantage of the invention.
  • the coated pane is more permeable in the communication region for radiation having a wavelength of greater than 1 pm, particularly preferably greater than 1.2 pm, in particular greater than 1.5 pm, than in the base region.
  • a dielectric layer is understood to mean in particular a layer made of a material which has an electrical conductivity (reciprocal of the specific resistance) of less than 10' 4 S/m.
  • Electrically conductive layers are in particular layers made of a material with an electrical conductivity of greater than 10 4 S/m.
  • Additional dielectric layers can be arranged in the base region. Dielectric layers can be used, for example, to create aesthetic coatings in a specific color or coatings with anti-reflective properties in the visible spectral range or with reflective properties in the ultraviolet spectral range (UV range) or in the infrared spectral range (IR range). Additional dielectric layers can also be arranged in the base region and in the communication region, whereby these layers preferably have no or largely no reflective properties in the ultraviolet spectral range (UV range) or in the infrared spectral range (IR range). Particularly preferably, one, preferably two, particularly preferably three, additional dielectric layers are arranged in the base region above the electrically conductive layer. The additional dielectric layers can influence the reflection properties, coloring and transmittance of the pane. The desired properties can thus be set using additional dielectric layers.
  • only the dielectric layer according to the invention is arranged in the communication area of the coating and otherwise no further dielectric layer, in particular no further layers.
  • the communication area is preferably formed by removing all layers by means of laser beams, whereby all layers except the dielectric layer according to the invention were removed.
  • the communication area of the pane coated according to the invention is essentially just as suitable for use as a communication window as a completely de-coated area of a generic pane.
  • the further dielectric layers can, for example, have layers with a high refractive index and layers with a low refractive index, which are arranged alternately, the reflective or anti-reflective properties being caused by interference effects.
  • the optically high-refractive layers have, for example, a refractive index of at least 1.8, preferably at least 2.0.
  • the optically low-refractive dielectric layers have, for example, a refractive index of less than 1.8, preferably less than 1.6.
  • Common dielectric layers from which the dielectric layer and any additional dielectric layers that may be present are made are based, for example, on silicon nitride, silicon-metal mixed nitrides such as silicon zirconium nitride, titanium oxide, aluminum nitride, aluminum oxide, tin oxide, zinc oxide, tin-zinc mixed oxide, zirconium nitride, zirconium oxide or silicon oxide. If a layer of the coating is based on a material, this means in the sense of the invention that the layer consists predominantly of the material, i.e. in a proportion of at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 90% by weight.
  • the layer can also contain in particular dopants and/or impurities, preferably in a proportion of at most 10% by weight.
  • dopants and/or impurities preferably in a proportion of at most 10% by weight.
  • the oxides and nitrides mentioned can be stoichiometric, substoichiometric or superstoichiometric with regard to the oxygen or nitrogen content.
  • the electrically conductive layer and any further electrically conductive layers present are preferably based on a metal, for example silver, or on the basis of a transparent conductive oxide (TCO), for example indium tin oxide (ITO). If several electrically conductive layers are present, adjacent conductive layers are Layers are preferably separated from one another by at least one dielectric layer.
  • the electrically conductive layers are in particular functional layers which provide the coating with a function.
  • the electrically conductive layers can be IR-reflective in order to provide the coating with an IR-reflective function.
  • the electrically conductive layers can also have emissivity-reducing properties.
  • the electrically conductive layers can also provide the coating with a heating function if the coating is electrically contacted in order to pass a heating current through it.
  • the communication area is preferably formed by removing the top layer or layer sequences of the coating, so that the layer or layer sequences missing in the communication area compared to the base area of the coating is the top layer or layer sequence of the coating in the base area. If only a single layer is removed, this layer is the electrically conductive layer and therefore also the top layer. If a plurality of layers are removed (layer sequence), all layers to be removed are adjacent to one another and contain the top layer (and therefore form the top layer sequence). All layers to be removed later are therefore above all remaining layers.
  • top layer(s) and “above” refer to the order of the layers starting from the pane: the top layer is the layer with the greatest distance to the pane surface and a layer is arranged above another layer if it is further away from the pane surface. Accordingly, a second layer arranged below a first layer is a layer that is closer to the pane surface than the first layer. “Below” or “above” a layer does not mean that there has to be direct spatial contact between the layers. For example, it is possible for a second layer to be arranged above a first layer, but for there to be further layers arranged between the second and first layers.
  • the coating is preferably transparent to visible radiation (380 nm to 780 nm) in both the base region and the communication region, so that it is possible to see through it. This is particularly true in the case that the pane is also transparent and the object is intended as a window pane or part of such a window.
  • the communication area extends over the pane in the form of a grid when viewed from above.
  • the form of a grid therefore means that the communication area extends over the pane in a grid-like manner.
  • the communication area is preferably the area that represents the grid lines.
  • the areas arranged between the grid lines of the communication area are preferably base areas.
  • the communication area and the base areas extend over the entire coated surface of the pane.
  • the grid-like shape of the communication area is preferably produced by ablation using laser beams.
  • the grid-like communication area forms, for example, a pane structured with meshes and appears slightly brighter on the real pane than the surrounding coating (the base areas), particularly when light strikes it grazingly or in reflection.
  • the communication area or areas together preferably extend over less than 20%, particularly preferably over less than 15%, in particular over less than 10% of the surface of the pane.
  • the base area or areas preferably extend over at least 60%, particularly preferably at least 80%, in particular at least 90% of the surface of the pane.
  • the communication area and the base area (alternatively also several communication areas and/or several base areas) together extend over the entire surface of the pane, particularly preferably with the exception of a circumferential linear edge area of the pane that runs along and adjacent to the edges of the pane. This edge stripping is particularly useful if the pane is part of a composite pane and the coating is to be protected from external influences.
  • the individual layers, i.e. dielectric layers and/or electrically conductive layers, of the coating are thin layers, which are understood to be layers with a thickness of less than one micrometer. They are deposited on top of each other as a layer stack.
  • the layer thickness of the The thickness of the individual layers is preferably from 10 nm to 200 nm, the total thickness of the coating is, for example, from 50 nm to 1000 nm. Methods for measuring the thickness of thin films are known to those skilled in the art.
  • the thickness of the individual layers can be determined using common methods for determining the layer thickness of thin films, for example spectroscopic reflectometry, confocal microscopy, white light interferometry or ellipsometry.
  • Ellipsometers are commercially available from Sentech, for example.
  • White light interferometry, profilometry, for example confocal profilometry, or ellipsometry are preferably used.
  • the at least one electrically conductive layer of the base region has a layer thickness of greater than 10 nm, preferably greater than 15 nm and particularly preferably greater than 20 nm. With such layer thicknesses, a good emissivity-reducing effect is present. The solar radiation-reflecting effect is also improved with layer thicknesses above 10 nm.
  • the electrically conductive layer is formed on the basis of a transparent conductive oxide (TCO), for example indium tin oxide (ITO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium tin oxide
  • the shape of the communication area or areas can be chosen as desired, as can the shape of the base area or areas. This means that any type of design can be implemented.
  • the at least one communication area can, for example, have the shape of a two-dimensional geometric figure. If there is more than one communication area, the communication areas can have the same shape or different shapes.
  • the communication areas can be distributed in the form of a regular pattern or irregularly. However, other arrangements of communication area(s) and base area(s) can also be selected. For example, a striped pattern or a checkerboard pattern can be displayed. Irregular patterns are also possible.
  • the pane is preferably made of transparent glass, in particular soda-lime glass. However, it can also be made of other glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the pane also has a peripheral edge.
  • the thickness of the pane can vary widely. Preferably, panes with a thickness in the range of 0.8 mm to 5 mm, preferably 1.4 mm to 2.5 mm, are used, for example those with the standard thicknesses 1.6 mm or 2.1 mm.
  • the pane can be untempered, partially tempered or tempered. The tempering can be thermal or chemical.
  • the pane can have any three-dimensional shape.
  • the pane has no shadow zone so that it can be efficiently coated by cathode sputtering.
  • the pane is flat or slightly or strongly curved in one or more directions of space.
  • the pane is preferably flat, but can in principle also be cylindrically or spherically curved. It is also possible for the coating according to the invention to be applied to a flat pane and for the pane according to the invention to be subsequently bent.
  • one of the surfaces (main surfaces) of the pane is provided with the coating.
  • both surfaces of the pane is provided with the coating.
  • the coated pane according to the invention can also be part of a composite pane.
  • the coated pane is, for example, the outer pane or the inner pane of a composite pane, but preferably the inner pane.
  • the inner pane refers to the pane of the composite pane which is intended to be arranged closer to an interior than the other pane(s) of the composite pane.
  • the outer pane refers accordingly to the pane of the composite pane which is intended to be arranged closer to the external environment than the other pane(s) of the composite pane.
  • the inner pane and the outer pane are preferably connected to each other via a thermoplastic intermediate layer.
  • the coating is preferably applied over the entire surface of the pane, so that the entire surface is covered with the coating.
  • the differences in the base area and the communication area can be achieved, for example, by removing individual layers of the surface in certain areas, for example by laser ablation. In principle, however, it is also conceivable that the differences in the communication area and the base area are achieved by masked and unmasked areas. In other words, for example, the dielectric layer is applied over the entire surface of the pane, then the areas intended as the communication area are masked, and then the other layers are applied, with the areas intended as the communication area then being unmasked again.
  • the removal of individual layers is clearly preferable to this variant, as it is much more efficient and cost-effective to accomplish.
  • the coating is deposited on the surface of the pane by gas phase deposition, for example by chemical gas phase deposition (CVD), plasma-assisted chemical gas phase deposition (PECVD) or atomic layer deposition (ALD).
  • gas phase deposition for example by chemical gas phase deposition (CVD), plasma-assisted chemical gas phase deposition (PECVD) or atomic layer deposition (ALD).
  • CVD chemical gas phase deposition
  • PECVD plasma-assisted chemical gas phase deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • PVD physical gas phase deposition
  • cathode sputtering and in particular magnetic field-assisted cathode sputtering (magnetron sputtering) are very particularly preferred.
  • the communication area is formed by removing at least the electrically conductive layer using laser beams after the coating has been applied to the pane.
  • at least the electrically conductive layer and all layers above it are preferably removed from the communication area, while at least one dielectric layer remains in the communication area.
  • the communication area is thus obtainable by removing at least the electrically conductive layer and all layers possibly arranged above the electrically conductive layer using laser beams.
  • all Layers except for a dielectric layer in the communication area are removed using laser beams.
  • the formation of the communication area by removing layers using laser beams is an efficient and cost-effective process.
  • panes that are typically de-coated using laser beams Since not all layers have to be removed, a shorter process time is required than for panes that are typically de-coated using laser beams.
  • a pane that has been partially de-coated using laser beams can be visually distinguished from other manufacturing processes. Partial de-coating using mechanical processes cannot be carried out with the same precision and is therefore clearly distinguishable from production using laser beams.
  • the formation of the communication area and base area using masking and de-masking processes leads to very homogeneous layers that, due to the manufacturing process, only contain the applied layers. With partial de-coating using laser radiation, on the other hand, insignificant residues of removed layers can remain, which measurably affects the optical properties of the pane. The de-coating therefore leads to less homogeneous layers than in masking and de-masking processes, which means that the panes can be clearly distinguished from one another.
  • the invention also extends to a method for producing a coated pane.
  • the method preferably runs in the order given.
  • At least one dielectric layer and one electrically conductive layer are arranged as a coating on a surface of the pane in the following order.
  • At least the electrically conductive layer is removed in a communication region of the coating, wherein at least the dielectric layer remains in the communication region and the electrically conductive layer is not removed in at least one base region of the coating. Preferably, no layer is removed in the base region.
  • further layers apart from electrically conductive layers, preferably further dielectric layers, can be arranged after or before the arrangement of the dielectric layer and before the arrangement of the electrically conductive layer. Further layers can also be arranged after the electrically conductive layer. both further electrically conductive layers and dielectric layers are arranged, wherein at least all electrically conductive layers are removed in the communication area in the third step (C).
  • the pane is particularly permeable to high-frequency radiation in the communication area.
  • the dielectric layer is the layer closest to the pane. This means that the dielectric layer is preferably applied directly to the surface of the pane, without further layers being arranged between the dielectric layer and the pane.
  • At least the electrically conductive layer, preferably all layers except the dielectric layer, in the communication area of the pane are removed by means of laser radiation.
  • the laser radiation is preferably moved over the at least one communication area (once or several times), with at least the electrically conductive layer being removed by ablation (laser ablation).
  • the movement speed of the laser radiation is preferably from 10 mm/s to 100 m/s, particularly preferably 100 mm/s to 50 m/s, very particularly preferably from 1 m/s to 25 m/s, in particular 3 m/s to 10 m/s.
  • the laser radiation can be moved over the at least one communication area by a laser scanner, with the laser radiation being suitably moved by a system of movable mirrors.
  • a laser scanner with the laser radiation being suitably moved by a system of movable mirrors.
  • the coated surface of the pane after the second process step can face the laser. If the pane is (largely) transparent to the laser radiation (especially in the case of a glass pane), the coated Alternatively, the surface can be facing away from the laser and the laser radiation can be directed through the pane onto the coating. In both cases, the laser radiation is preferably focused onto the surface of the pane with the coating.
  • the extent of the laser spot on the coating is preferably from 25 pm to 250 pm, particularly preferably from 40 pm to 180 pm.
  • Laser radiation in the UV range, the visible range or the IR range of the electromagnetic spectrum is preferably used.
  • the wavelength of the laser radiation is preferably from 200 nm to 2000 nm, particularly preferably from 250 nm to 1100 nm, for example from 355 nm to 1064 nm. This achieves particularly good results.
  • Solid-state lasers can be used, for example (for example Nd:YAG lasers or Yb:YAG lasers), which can be frequency doubled, frequency tripled or frequency doubled twice if required. Such lasers are widely used industrially, relatively inexpensive and efficient.
  • diode lasers, excimer lasers, gas lasers or dye lasers can also be used.
  • the laser is preferably operated in pulsed mode.
  • the pulse length of the laser is preferably in the femtosecond or nanosecond range.
  • the pulse length is preferably at most 1 ns, particularly preferably at most 10 ps.
  • the pulse length is very particularly preferably from 200 fs to 10 ps, in particular from 500 fs to 1 ps. This achieves particularly good results.
  • Such short pulses in particular minimize the thermal load in the laser processing environment, so that the processing of thin layers and also heat-sensitive materials is possible.
  • the repetition frequency of the laser pulses is preferably from 10 kHz to 1000 kHz, particularly preferably from 50 kHz to 400 kHz.
  • the pulse energy is preferably from 200 nJ to 500 pJ, particularly preferably from 250 nJ to 250 pJ, very particularly preferably from 150 pJ to 250 pJ.
  • the output power of the laser is preferably from 10 W to 200 W, preferably from 40 W to 150 W.
  • the laser radiation used can be adapted to the coating to be processed in order to ensure effective ablation of at least the electrically conductive layer, if necessary, other layers in the communications area. This is done in particular by selecting the wavelength, the laser power, the pulse energy and the pulse length. All of these variables have an effect and can be selected accordingly. In addition, the effectiveness of the ablation can also be adjusted by selecting the appropriate speed of movement of the laser radiation and the frequency of movement of the laser radiation.
  • the pane can also first be coated with at least one dielectric layer in the communication area and in the base area on a surface and then the communication area can be masked, for example using cover films.
  • the surface of the pane is then coated with at least the electrically conductive layer, the masking preventing the pane from being coated with the at least electrically conductive layer in the communication area.
  • the pane is coated with the at least electrically conductive layer in the base area.
  • the masking is removed from the coated pane.
  • the invention also encompasses the use of the coated pane in the vehicle or architectural sector (in particular as a window pane of a vehicle, a building or an interior or as a component of such a window pane, or as a facade panel of a building), in furniture or other furnishings.
  • the invention is explained in more detail using a drawing and exemplary embodiments.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. It shows:
  • Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the coated pane according to the invention.
  • Fig. 2 is a cross-section along A-A’ through the disc of Figure 1,
  • Fig. 3 shows a cross section through the disc from Figures 1 and 2 during its
  • FIG. 4 is a plan view of a further embodiment of the disc according to the invention.
  • FIG. 5-7 The attenuation as a function of the radiation frequency shown in diagrams of the inventive examples 1 to 3 each with a comparative example.
  • Figure 1 and Figure 2 each show a detail of an exemplary coated pane 100 according to the invention. It is a pane 1, for example made of soda-lime glass, which is coated with a coating 2 on a surface II.
  • the pane 1 has a thickness of 2.1 mm, for example.
  • the pane 1 is intended to be used as the inner pane of a composite pane and to be connected to an outer pane via a thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane is intended, for example, as a roof pane of a motor vehicle.
  • the pane 1 has two main surfaces which are intended for viewing through the glass pane, namely a first surface I and a second surface II, as well as a circumferential side edge surface extending between them.
  • the coating 2 has a plurality of base regions B which are arranged within a grid-like structure of a communication region K.
  • the communication region K is in the form of strips from one upper edge of the pane 1 to the lower edge of the pane 1 and from one side edge to the other side edge of the pane 1.
  • the side edges connect the upper edge and lower edge, so that the side edges, the upper edge and the lower edge make up the entire peripheral edge of the pane 1.
  • the strips of the communication region K result in a grid shape in the overall view.
  • the communication region or regions K and the base region or regions B can be designed as desired.
  • the communication region K also does not have to be arranged in the form of a regular pattern, as shown by way of example in the figure.
  • the coating 2 is designed as a stack of thin layers and is designed differently in the base areas B than in the communication area K.
  • the coating 2 has a total of five layers: a first dielectric layer 3, a second dielectric layer 3.2, an electrically conductive layer 4, a third dielectric layer 5 and a fourth dielectric layer 6, which are arranged in the specified order starting from the second surface II of the pane 1.
  • the electrically conductive layer 4, the second dielectric layer 3.2, the third dielectric layer 5 and the fourth dielectric layer 6 are missing, so that the coating 2 in the communication area K is formed only from the first dielectric layer 3.
  • An example layer sequence of the coating 2 with materials and layer thicknesses is shown in Table 1.
  • the coating 2 Due to the alternating sequence of optically high-refractive layers 2.1, 2.3 based on silicon nitride (Sisl ⁇ ) and optically low-refractive layers 2.2, 2.4 based on silicon oxide (SiO 2 ), the coating 2 has reflection-reducing properties as a result of interference effects. In addition, the coating 2 has a solar radiation-reflecting effect in the base regions B due to the electrically conductive layer 4 based on indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • the base areas B and the communication area K differ optically from one another, in particular due to a different degree of reflection and a different color (reflection color). The observer can therefore easily distinguish the communication area K from the base areas B, at least by means of suitable optical measuring devices.
  • the design shown here is to be understood as merely an example.
  • the coated pane 100 according to the invention can basically have any type of coating 2, as long as it has an influence on the optical properties of the object.
  • the coating 2 can also be, for example, a sun protection coating with at least one silver layer with reflective properties in the near IR range or an emissivity-reducing coating (LowE coating) with an ITO layer with reflective properties in the middle IR range (in particular in the range of thermal radiation of the pane 1).
  • a sun protection coating with at least one silver layer with reflective properties in the near IR range or an emissivity-reducing coating (LowE coating) with an ITO layer with reflective properties in the middle IR range (in particular in the range of thermal radiation of the pane 1).
  • the number of layers in the base regions B and the communication region K is also merely exemplary. Alternatively, it would be possible, for example, for only the electrically conductive layer 4, the third dielectric layer 5 and the fourth dielectric layer 6 to be missing in the communication region K compared to the base region B.
  • Figure 3 shows cross sections through the coated pane 100 from Figures 1 and 2 in three process steps of the method according to the invention for its production.
  • the pane 1 is provided ( Figure 3A).
  • the coating 2 is then applied to the second surface II of the pane 1 ( Figure 3B).
  • the layers 3, 3.2, 4, 5, 6 are deposited one after the other on the second surface II, for example by means of magnetic field-assisted cathode sputtering.
  • the top four layers 3.2, 4, 5, 6 are removed by means of the radiation L of a laser 7.
  • the radiation L is focused on the coating 2 by means of a focusing element 8, for example a lens or an objective.
  • the radiation L is then moved along a direction of movement x over the entire communication area K by means of a laser scanning system, which comprises at least one (typically at least two) movable, in particular tiltable mirror 9. Layers 3.2, 4, 5, 6 are removed by laser ablation ( Figure 3C).
  • the radiation L for example, has a wavelength in the visible spectral range.
  • the laser 7, for example, is a pulsed Yb:YAG laser with an emission wavelength of 1030 nm.
  • Figure 4 shows a plan view of a further embodiment of an object according to the invention.
  • the communication region K is arranged here in a single, continuous section of the pane 1.
  • the communication region K extends in a strip shape from one side edge to the other side edge of the pane 1 and is arranged closer to the upper edge of the pane 1 than to the lower edge of the pane 1. In this embodiment, there is only one base region B.
  • the base region B extends from one side edge to the other side edge of the pane 1 and is arranged closer to the lower edge of the pane 1 than to the upper edge of the pane 1.
  • the base region B extends, for example, over 80% of the second surface II of the pane 1, with the communication region K extending over the remaining second surface II of the pane 1 minus a non-coated peripheral edge region of the pane 1.
  • Figures 5 to 7 show the radiation attenuation in decibels as a function of the frequency of the radiation for panes 100 coated according to the invention, each with a comparative example without communication area K.
  • the pane of the comparative example has a coating over the entire surface of the pane like the coating 2 present in the base areas B from Figures 1 and 2.
  • the panes according to the invention are stripped of the coating in the same way as the pane 100 shown in Figures 1 and 2.
  • a special transmission measuring arrangement was used to measure the attenuation.
  • Two antennas which are suitable for transmitting and receiving radiation with a frequency of more than 1 GHz, were provided.
  • a first antenna was mounted in an interior of an absorber chamber and served to receive radiation.
  • the second antenna was mounted outside the absorber chamber, with the first antenna and the second antenna being mounted opposite each other and separated by a metal wall which has an opening, i.e. a hole.
  • the metal wall is a component of the absorber chamber.
  • the absorber chamber thus has an opening exactly between the two antennas.
  • disks according to Examples 1 to 3 were applied to the opening, with the coated surface of the disks always facing the metal wall.
  • the second antenna transmitted radiation over the area shown in Figures 5 to 7 and the first antenna received the transmitted radiation, whereby the attenuation of the radiation by the disks of the Examples 1 to 3 could be determined.
  • the attenuation determined is related to a reference value (zero axis in Figures 5 to 7) where the opening of the metal wall is free, i.e. there is only air between the antennas.
  • the attenuation was determined according to the ASTM F3057-16 standard.
  • the attenuation with a disk according to the comparison example was simulated. The simulation was carried out using CST Studio Suite 2023.
  • examples 1 to 3 were produced by coating and subsequent partial decoating in the communication area.
  • the decoating was carried out using laser radiation as shown in Figure 4.
  • Examples 1 to 3 differ from each other only in the speed of movement of the laser. The differences are shown in Table 2:

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine beschichte Scheibe (100) mit Kommunikationsfenster, umfassend: - eine Scheibe (1),5 - eine Beschichtung (2) auf einer Oberfläche (II) der Scheibe (1), wobei die Beschichtung (2) zumindest einen Kommunikationsbereich (K) und einen Basisbereich (B) aufweist, wobei die Beschichtung (2) im Kommunikationsbereich (K) mindestens eine dielektrische Schicht (3) und im Basisbereich (B) mindestens die dielektrische Schicht 10 (3) und oberhalb der dielektrischen Schicht (3) eine elektrisch leitfähige Schicht (4) aufweist und wobei der Kommunikationsbereich (K) weniger Schichten als der Basisbereich (B) aufweist und frei von elektrisch leitfähigen Schichten (4) ist, wobei die einzelnen Schichten der Beschichtung (2) Dünnschichten sind.15 Figur 2

Description

Beschichtete Scheibe mit einem Kommunikationsfenster
Die Erfindung betrifft eine beschichtete Scheibe mit einem Kommunikationsfenster sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen beschichteten Scheibe und deren Verwendung.
Scheiben mit metallischen oder metallhaltigen Schichten sind sowohl im Bereich der Bauverglasungen als auch im Bereich der Fahrzeugverglasungen weit verbreitet. Diese metallbasierten Beschichtungen beeinflussen das Transmissions-, Reflexions- und Absorptionsverhalten von elektromagnetischer Strahlung. Elektrisch leitfähige Beschichtungen können zum Beheizen der Scheibe verwendet werden.
Bekannt ist die Verwendung von metallhaltigen Beschichtungen als Sonnenschutzbeschichtungen und die Verwendung als Wärmestrahlung reflektierende Schichten (Low-E-Schichten). Eine Sonnenschutzbeschichtung reflektiert einen erheblichen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung, vor allem im Infrarotbereich, was im Sommer zu einer verringerten Erwärmung des Innenraums führt. Die Low-E-Schicht verringert die Aussendung von langwelliger Wärmestrahlung einer erwärmten Scheibe in den Innenraum hinein, wenn die Low-E-Schicht auf der dem Innenraum zugewandten Oberfläche einer Scheibe aufgebracht ist. Im Winter wird bei niedrigen Außentemperaturen die Abstrahlung der Wärme des Innenraums an die äußere Umgebung verhindert. Solche Schichten sind beispielsweise aus der WO2022248260A1 , DE202021102267U1 und der WO2022161770A1 bekannt.
Scheiben mit metallhaltigen Beschichtungen beinhalten aber auch Nachteile, so wird beispielsweise radiofrequente Strahlung von vielen metallhaltigen Beschichtungen absorbiert. Die Funktionsweise vieler Sensoren, Navigations-, Telekommunikationsoder Radiogeräte wird hierdurch deutlich beeinträchtigt. Um diese Probleme zu lösen, ist in der Regel eine zumindest teilflächige Entschichtung der metallhaltigen Beschichtung notwendig. Im Beispiel von elektromagnetischer Strahlung im Radiofrequenzbereich wie FM, AM, UHF, VHF, DAB, Mobiltelefonie in den Bändern GSM 900, GSM 1800 und UMTS, satellitengestützter Navigation (GPS) oder Mikrowellenstrahlung ist hierzu zumindest eine netz- oder gitterartige Entschichtung notwendig. Die Gittermaschen müssen dabei einen Linienabstand aufweisen, welcher deutlich kleiner als die fragliche Wellenlänge der gewünschten elektromagnetischen Strahlung ist. Hierzu werden beispielsweise mit einem geeigneten Laser die metallhaltigen Beschichtungen in Form von Linien entfernt. Da nur geringe Anteile der metallhaltigen Beschichtung entfernt werden müssen, bleibt die infrarotstrahlenabsorbierende Wirkung größtenteils erhalten. Schichten, die zumindest teilweise durchlässig für radiofrequente Strahlung sind, sind beispielsweise aus W02004051869A2 und US6730389B2 bekannt.
Die EP3034295A1, W02014033007A1 und WO2012066324A1 offenbaren Scheiben mit einem Kommunikationsfenster, bei denen mittels Laserstrahlen die metallhaltige Beschichtung entfernt wird. Hierbei wird in für die Entschichtung vorgesehenen Bereichen die Beschichtung vollständig entfernt, um ein Kommunikationsfenster zu erzeugen. Der Prozess der Entschichtung ist dabei energie- und zeitintensiv.
Die DE202021100791 U1 offenbart eine Glasscheibe, die, wie für Fahrzeugscheiben typisch, in einem Randbereich einen Schwarzdruck aufweist, wobei eine Funktionsbeschichtung der Glasscheibe außerhalb des genannten Randbereiches auf der Scheibe aufgebracht ist. Typische Schwarzdrücke sind beispielweise aus Emaille mit Glasfritten, welche auf Glas aufgebracht üblicherweise Dicken von weit über 10 pm aufweisen. Solche Dicken des Schwarzdrucks sind meist notwendig, um eine ausreichende Opazität der Scheibe im gewünschten Bereich zu erzielen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein beschichtete Scheibe mit einem Kommunikationsfenster bereitzustellen, welche kostengünstig, nachhaltig und effizient hergestellt werden kann. Außerdem liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Scheibe mit einem Kommunikationsfenster bereitzustellen. Das Verfahren soll auf unterschiedliche Art durchführbar sein und die Erzeugung des Kommunikationsfensters mit beliebiger Form und Größe erlauben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine beschichtete Scheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäß beschichtete Scheibe mit Kommunikationsfenster umfasst eine Scheibe und eine Beschichtung auf einer Oberfläche der Scheibe. Die Beschichtung weist zumindest einen Kommunikationsbereich und zumindest einen Basisbereich auf. Die Beschichtung weist im Kommunikationsbereich mindestens eine dielektrische Schicht und im Basisbereich mindestens die dielektrische Schicht und oberhalb der dielektrischen Schicht eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Der Kommunikationsbereich weist weniger Schichten, bevorzugt mindestens eine Schicht weniger, als der Basisbereich auf und ist frei von elektrisch leitfähigen Schichten. Das bedeutet im Kommunikationsbereich der Beschichtung sind keine elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet.
Die dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich und im Basisbereich ist die gleiche Schicht. Die dielektrische Schicht ist bevorzugt in direktem Kontakt mit der Scheibe; ist also die erste Schicht auf der Scheibe. Im Kommunikationsbereich und im Basisbereich können weitere Schichten oberhalb der dielektrischen Schicht angeordnet sein, wobei die zusätzlichen Schichten, welche im Kommunikationsbereich und im Basisbereich angeordnet sind, bevorzugt alle unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht im Basisbereich angeordnet sind. Im Basisbereich können auch Schichten oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet sein. Im Basisbereich können auch mehr als die eine elektrisch leitfähige Schicht, bevorzugt 2, besonders bevorzugt 3 elektrisch leitfähige Schichten, angeordnet sein. Sind im Kommunikationsbereich neben der dielektrischen Schicht noch weitere Schichten angeordnet so sind bevorzugt im Basisbereich die weiteren Schichten in exakt gleicher Reihenfolge ohne zusätzliche Zwischenschichten angeordnet. Mit anderen Worten: die im Kommunikationsbereich angeordneten Schichten sind bevorzugt in gleicher Form und Reihenfolge auch im Basisbereich angeordnet, nur das der Basisbereich noch oberhalb dieser Schichten mindestens die elektrisch leitfähige Schicht aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Kommunikationsbereich einfach durch Entfernung der oberen Schichten, inkl. der elektrisch leitfähigen Schicht, des Basisbereiches hergestellt werden kann.
Mit dem Kommunikationsbereich der Scheibe ist im Sinne der Erfindung jener Bereich gemeint, welcher als Art Kommunikationsfenster fungieren kann. Im Kommunikationsbereich ist die Scheibe also durchlässiger für hochfrequente Strahlung mit einer Frequenz von beispielsweise 1 bis 3 GHz als im Basisbereich. Der Kommunikationsbereich erlaubt also den Empfang von Strahlung, welche beispielsweise zur ordnungsgemäßen Verwendung von Sensoren, Navigations-, Telekommunikations- oder Radiogeräte benötigt wird. Die mindestens eine dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich verringert die Durchlässigkeit der hochfrequenten Strahlung weitestgehend nicht. Die Beschichtung muss also, um das Kommunikationsfenster zu erzeugen, in keinem Bereich vollständig entschichtet werden. Dies ist ein großer Vorteil der Erfindung.
Bevorzugt ist die beschichtete Scheibe im Kommunikationsbereich für Strahlung mit einer Wellenlänge von größer 1 pm, besonders bevorzugt von größer 1 ,2 pm, insbesondere von größer 1,5 pm, durchlässiger als im Basisbereich.
Unter einer dielektrischen Schicht wird im Sinne der Erfindung insbesondere eine Schicht aus einem Material verstanden, welche eine elektrische Leitfähigkeit (Kehrwert des spezifischen Widerstands) von kleiner 10'4 S/m aufweist. Elektrisch leitfähige Schichten sind dagegen insbesondere Schichten aus einem Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit von größer 104S/m.
Im Basisbereich können weitere dielektrische Schichten angeordnet sein. Durch dielektrische Schichten können beispielsweise ästhetische Beschichtungen mit einer bestimmten Farbe realisiert werden oder auch Beschichtungen mit antireflektierenden Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich oder mit reflektierenden Eigenschaften im ultravioletten Spektral be re ich (UV-Bereich) oder im infraroten Spektral be re ich (IR- Bereich). Es können auch weitere dielektrische Schichten im Basisbereich und im Kommunikationsbereich angeordnet sein, wobei diese Schichten bevorzugt keine oder weitestgehend keine reflektiven Eigenschaften im ultravioletten Spektralbereich (UV- Bereich) oder im infraroten Spektralbereich (IR-Bereich) aufweisen. Besonders bevorzugt ist im Basisbereich oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht noch eine, bevorzugt zwei, besonders bevorzugt drei, weitere dielektrische Schichten angeordnet. Die weiteren dielektrischen Schichten können Reflexionseigenschaften, Färbung und Transmissionsgrad der Scheibe beeinflussen. Die gewünschten Eigenschaften können somit über weitere dielektrische Schichten eingestellt werden.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist im Kommunikationsbereich der Beschichtung lediglich die erfindungsgemäße dielektrische Schicht und ansonsten keine weitere dielektrische Schicht, insbesondere keine weiteren Schichten, angeordnet. Der Kommunikationsbereich ist vorzugsweise durch Entfernung aller Schichten mittels Laserstrahlen ausgebildet, wobei alle Schichten außer der erfindungsgemäßen dielektrischen Schicht entfernt wurden. Der Kommunikationsbereich der erfindungsgemäß beschichteten Scheibe ist hierbei im Vergleich zu einem vollständig entschichteten Bereich einer gattungsgemäßen Scheibe im Wesentlichen genauso gut geeignet, um als Kommunikationsfenster verwendet zu werden.
Die weiteren dielektrischen Schichten können beispielsweise Schichten mit einem hohen Brechungsindex und Schichten mit einem niedrigen Brechungsindex aufweisen, welche alternierend angeordnet sind, wobei die reflektierenden oder antireflektierenden Eigenschaften durch Interferenzeffekte hervorgerufen werden. Die optisch hochbrechenden Schichten weisen beispielsweise einen Brechungsindex von mindestens 1 ,8 auf, bevorzugt mindestens 2,0. Die optisch niedrigbrechenden dielektrischen Schichten weisen einen beispielsweise Brechungsindex kleiner 1 ,8 auf, bevorzugt kleiner 1 ,6.
Gebräuchliche dielektrische Schichten, aus denen die dielektrische Schicht und die gegebenenfalls vorhandenen weiteren dielektrischen Schichten aufgebaut sind, sind beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid, Titanoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Zinn-Zink-Mischoxid, Zirkoniumnitrid, Zirkoniumoxid oder Siliziumoxid ausgebildet. Ist eine Schicht der Beschichtung auf Basis eines Materials ausgebildet, so bedeutet das im Sinne der Erfindung, dass die Schicht mehrheitlich aus dem Material besteht, also zu einem Anteil von mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%. Die Schicht kann außerdem insbesondere Dotierungen und/oder Verunreinigungen enthalten, bevorzugt mit einem Anteil von höchstens 10 Gew.-%. Die genannten Oxide und Nitride können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch im Hinblick auf den Sauerstoff- beziehungsweise Stickstoffgehalt ausgebildet sein.
Im Basisbereich können auch weitere elektrisch leitfähige Schichten angeordnet sein. Die elektrisch leitfähige Schicht und die gegebenenfalls vorhandenen weiteren elektrisch leitfähigen Schichten sind bevorzugt auf Basis eines Metalls ausgebildet, beispielsweise Silber, oder auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO, transparent conductive oxide), beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide). Sind mehrere elektrisch leitfähige Schichten vorhanden, so sind benachbarte leitfähige Schichten bevorzugt durch mindestens eine dielektrische Schicht voneinander getrennt. Die elektrisch leitfähigen Schichten sind insbesondere Funktionsschichten, welche die Beschichtung mit einer Funktion versehen. So können die elektrisch leitfähigen Schichten beispielsweise IR-reflektierend sein, um die Beschichtung mit einer IR-reflektierenden Funktion zu versehen. Die elektrisch leitfähigen Schichten können auch emissivitätsmindernde Eigenschaften aufweisen. Ebenso können die elektrisch leitfähigen Schichten die Beschichtung mit einer Heizfunktion versehen, wenn die Beschichtung elektrisch kontaktiert wird, um einen Heizstrom durch sie hindurchzuleiten.
Bevorzugt ist der Kommunikationsbereich durch Entfernung der obersten Schicht oder Schichtenfolgen der Beschichtung gebildet, sodass die im Kommunikationsbereich im Vergleich zum Basisbereich der Beschichtung fehlende Schicht oder Schichtenfolgen die oberste Schicht bzw. Schichtenfolge der Beschichtung im Basisbereich ist. Wenn nur eine einzelne Schicht entfernt wird, so ist diese Schicht die elektrisch leitfähige Schicht also auch gleichzeitig die oberste Schicht. Wenn eine Mehrzahl von Schichten entfernt werden (Schichtenfolge), so grenzen alle zu entfernenden Schichten aneinander und enthalten die oberste Schicht (und bilden daher die oberste Schichtenfolge). Alle später zu entfernenden Schichten liegen also oberhalb aller verbleibenden Schichten. Die Begriffe „oberste Schicht(enfolge)“ und „oberhalb“ beziehen sich dabei auf die Reihenfolge der Schichten ausgehend von der Scheibe: die oberste Schicht ist diejenige Schicht mit dem größten Abstand zur Scheibenoberfläche und eine Schicht ist dann oberhalb einer anderen Schicht angeordnet, wenn sie einen größeren Abstand zur Scheibenoberfläche aufweist. Entsprechend ist eine unterhalb einer ersten Schicht angeordnete zweite Schicht, eine Schicht, die einen geringeren Abstand zur Scheibenoberfläche als die erste Schicht hat. „Unterhalb“ oder „oberhalb“ einer Schicht bedeutet hierbei keineswegs, dass ein direkter räumlicher Kontakt zwischen den Schichten bestehen muss. Es ist beispielsweise möglich, dass eine zweite Schicht oberhalb einer ersten Schicht angeordnet ist, aber noch weitere Schichten zwischen der zweiten und ersten Schicht angeordnet sind.
Die Beschichtung ist bevorzugt sowohl im Basisbereich als auch im Kommunikationsbereich transparent für sichtbare Strahlung (380 nm bis 780 nm), so dass eine Durchsicht durch sie möglich ist. Dies gilt in besonderem Maße für den Fall, dass auch die Scheibe transparent ist und der Gegenstand als Fensterscheibe oder Bestandteil einer solchen vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt der Kommunikationsbereich sich in Draufsicht auf die Scheibe in der Form eines Gitters über die Scheibe. Mit Form eines Gitters ist also gemeint, dass der Kommunikationsbereich sich gitterförmig über die Scheibe erstreckt. Der Kommunikationsbereich ist hierbei vorzugsweise jener Bereich, welcher die Gitterlinien darstellt. Die zwischen den Gitterlinien des Kommunikationsbereiches angeordneten Bereiche sind bevorzugt Basisbereiche. Insbesondere erstrecken sich der Kommunikationsbereich und die Basisbereiche über die gesamte beschichtete Oberfläche der Scheibe. Die gitterförmiger Form des Kommunikationsbereiches ist bevorzugt durch Ablation mittels Laserstrahlen hergestellt. Der gitterförmige Kommunikationsbereich bildet dabei zum Beispiel eine mit Netzmaschen strukturierte Scheibe und wirkt auf der realen Scheibe leicht heller als die umliegende Beschichtung (die Basisbereiche), insbesondere bei streifendem Lichteinfall oder in Reflektion.
Der Kommunikationsbereich oder die Kommunikationsbereiche erstrecken sich zusammengenommen bevorzugt über weniger als 20 %, besonders bevorzugt über weniger als 15 %, insbesondere über weniger als 10 %, der Oberfläche der Scheibe. Der Basisbereich oder die Basisbereiche erstrecken sich vorzugsweise über mindestens 60 %, besonders bevorzugt mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % der Oberfläche der Scheibe. Besonders bevorzugt erstrecken sich der Kommunikationsbereich und der Basisbereich (alternativ auch mehrere Kommunikationsbereiche und/oder mehrere Basisbereiche) zusammengenommen über die gesamte Oberfläche der Scheibe besonders bevorzugt mit Ausnahme eines umlaufenden linienförmigen Randbereiches der Scheibe, der entlang und angrenzend zu den Kanten der Scheibe verläuft. Diese Randentschichtung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Scheibe Bestandteil einer Verbundscheibe ist und die Beschichtung vor äußeren Einflüssen geschützt sein soll.
Die einzelnen Schichten, also dielektrische Schichten und/oder elektrisch leitfähige Schichten, der Beschichtung sind erfindungsgemäß Dünnschichten, worunter Schichten mit einer Dicke von weniger als einem Mikrometer verstanden werden. Sie sind als Schichtstapel flächig übereinander abgeschieden. Die Schichtdicke der einzelnen Schichten beträgt bevorzugt von 10 nm bis 200 nm, die Gesamtdicke der Beschichtung beispielsweise von 50 nm bis 1000 nm. Verfahren zur Messung der Dicke von Dünnschichten sind dem Fachmann bekannt. Die Dicke der einzelnen Schichten kann mittels gängiger Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke von Dünnschichten bestimmt werden, beispielsweise spektroskopische Reflektrometrie, Konfokalmikroskopie, Weißlichtinterferometrie oder Ellipsometrie verwendet. Diese Methoden ermöglichen die zerstörungsfreie Messung, wobei entsprechende Messgeräte kommerziell erhältlich sind. Ellipsometer sind beispielsweise von der Firma Sentech kommerziell erhältlich. Bevorzugt werden Weisslichtinterferometrie, Profilometrie, beispielsweise konfokale Profilometrie, oder Ellipsometrie eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht des Basisbereiches eine Schichtdicke von größer 10 nm, bevorzugt größer 15 nm und besonders bevorzugt größer 20 nm auf. Bei solchen Schichtdicken ist eine gute emissivitätsmindernde Wirkung vorhanden. Auch die Sonnenstrahlung-reflektierende Wirkung ist bei Schichtdicken oberhalb von 10 nm verbessert. Insbesondere ist die elektrisch leitfähige Schicht bei einer solchen Schichtdicke auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO, transparent conductive oxide), beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide) ausgebildet.
Die Form des Kommunikationsbereiches oder der Kommunikationsbereiche kann beliebig gewählt werden, ebenso wie die Form des Basisbereichs oder der Basisbereiche. Dadurch sind Ausgestaltungen beliebiger Art realisierbar.
Es kann ein einzelner, zusammenhängender Basisbereich vorhanden sein, in dem ein einzelner Kommunikationsbereich oder mehrere Kommunikationsbereiche inselartig ausgebildet ist beziehungsweise sind. Jeder Kommunikationsbereich wird dabei vollständig vom Basisbereich umgeben. Der mindestens eine Kommunikationsbereich kann dabei beispielsweise die Form einer zweidimensionalen geometrischen Figur aufweisen. Ist mehr als ein Kommunikationsbereich vorhanden, so können die Kommunikationsbereiche dieselbe Form aufweisen oder unterschiedliche Formen. Die Kommunikationsbereiche können in Form eines regelmäßigen Musters oder unregelmäßig verteilt sein. Es können aber auch andere Anordnungen von Kommunikationsbereich(en) und Basisbereich(en) gewählt werden. So kann beispielsweise ein Streifenmuster dargestellt werden oder ein Schachbrettmuster. Auch unregelmäßige Muster sind möglich.
Die Scheibe ist bevorzugt aus transparentem Glas, insbesondere aus Kalk-Natron- Glas. Sie kann aber auch aus anderem Glas (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Scheibe weist weiterhin eine umlaufende Kante auf. Die Dicke der Scheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm. Die Scheibe kann nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Die Vorspannung kann eine thermische oder chemische Vorspannung sein.
Die Scheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die Scheibe keine Schattenzone, so dass sie effizient durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt ist die Scheibe plan oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen. Die Scheibe ist bevorzugt plan, kann grundsätzlich aber auch zylindrisch oder sphärisch gebogen sein. Es ist auch möglich, dass die erfindungsgemäße Beschichtung auf einem planen Scheibe aufgebracht wird und die erfindungsgemäße Scheibe im Anschluss gebogen wird.
Eine der Oberflächen (Hauptflächen) der Scheibe wird erfindungsgemäß mit der Beschichtung versehen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass beide Oberflächen der Scheibe mit der Beschichtung versehen werden.
Die erfindungsgemäße beschichtete Scheibe kann auch Bestandteil einer Verbundscheibe sein. Die beschichtete Scheibe ist hierbei beispielsweise die Außenscheibe oder die Innenscheibe einer Verbundscheibe, bevorzugt aber die Innenscheibe. Mit Innenscheibe ist jene Scheibe der Verbundscheibe gemeint, welche dazu vorgesehen ist, näher zu einem Innenraum angeordnet zu sein als die andere(n) Scheibe(n) der Verbundscheibe. Mit Außenscheibe ist entsprechend jene Scheibe der Verbundscheibe gemeint, welche dazu vorgesehen ist, näher zur äußeren Umgebung angeordnet zu sein als die andere(n) Scheibe(n) der Verbundscheibe. Die Innenscheibe und die Außenscheibe sind bevorzugt über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die Beschichtung wird bevorzugt vollflächig auf die besagte Oberfläche der Scheibe aufgebracht, so dass die gesamte Oberfläche mit der Beschichtung versehen ist. Die Unterschiede im Basisbereich und im Kommunikationsbereich können beispielsweise durch die bereichsweise Entfernung von einzelnen Schichten der Oberfläche erzielt werden, beispielsweise durch Laserablation. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Unterschiede im Kommunikationsbereich und im Basisbereich durch maskierte und nicht-maskierte Bereiche erzielt werden. Mit anderen Worten, das zum Beispiel die dielektrische Schicht über die gesamte Oberfläche der Scheibe aufgebracht wird, dann die als Kommunikationsbereich vorgesehenen Bereiche maskiert werden und anschließend die anderen Schichten aufgebracht werden, wobei anschließend die als Kommunikationsbereich vorgesehene Bereiche wieder demaskiert werden. Die Entfernung von einzelnen Schichten ist jedoch klar dieser Variante vorzuziehen, da sie deutlich effizienter und kostengünstiger zu bewerkstelligen ist.
Die Beschichtung wird in einer vorteilhaften Ausführung durch Gasphasenabscheidung auf der Scheibenoberfläche abgeschieden, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) oder Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD). Besonders bevorzugt ist die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), beispielsweise das Aufdampfen, ganz besonders bevorzugt die Kathodenzerstäubung („Sputtern“) und insbesondere die magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kommunikationsbereich, nachdem die Beschichtung auf die Scheibe aufgebracht wurde, durch Entfernung mindestens der elektrisch leitfähigen Schicht mittels Laserstrahlen ausgebildet. Bei der Laserbearbeitung wird bevorzugt mindestens die elektrisch leitfähige Schicht und alle darrüberliegenden Schichten aus dem Kommunikationsbereich entfernt, während mindestens eine dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich verbleibt. Der Kommunikationsbereich ist also durch Entfernung von mindestens der elektrisch leitfähigen Schicht und aller gegebenenfalls oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angeordneten Schichten mittels Laserstrahlen erhältlich. Vorzugsweise werden alle Schichten außer eine dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich mittels Laserstrahlen entfernt. Die Ausbildung des Kommunikationsbereiches durch Entfernung von Schichten mittels Laserstrahlen ist ein effizientes und kostengünstiges Verfahren. Da nicht alle Schichten entfernt werden müssen, ist im Gegensatz zu gattungsgemäß mittels Laserstrahlen entschichteten Scheiben eine kürzere Prozesszeit notwendig. Eine mittels Laserstrahlen teilweise entschichtete Scheibe ist optisch von anderen Herstellungsverfahren unterscheidbar. Eine teilweise Entschichtung mittels mechanischer Verfahren ist nicht mit der gleichen Genauigkeit ausführbar und daher deutlich von der Herstellung mittels Laserstrahlen abgrenzbar. Die Ausbildung des Kommunikationsbereiches und Basisbereiches mittels Maskierungs- und Demaskierungsverfahren führt zu sehr homogenen Schichten, die herstellungsbedingt einzig die aufgebrachten Schichten enthalten. Bei teilweiser Entschichtung mittels Laserstrahlung hingegen können nichtwesentliche Reste von entfernten Schichten verbleiben, was die optischen Eigenschaften der Scheibe messbar beeinflusst. Die Entschichtung führt also zu weniger homogenen Schichten als in Maskierungs- und Demaskierungsverfahren, wodurch die Scheiben deutlich voneinander abzugrenzen sind.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Scheibe. Das Verfahren läuft vorzugsweise in angegebener Reihenfolge ab.
(A) In einem ersten Schritt eine Scheibe bereitgestellt wird.
(B) In einem zweiten Schritt in folgender Reihenfolge mindestens eine dielektrische Schicht und eine elektrisch leitfähige Schicht als Beschichtung auf einer Oberfläche der Scheibe angeordnet werden.
(C) In einem dritten Schritt in einem Kommunikationsbereich der Beschichtung mindestens die elektrisch leitfähige Schicht entfernt wird, wobei mindestens die dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich verbleibt und in mindestens einem Basisbereich der Beschichtung die elektrisch leitfähige Schicht nicht entfernt wird. Vorzugsweise wird im Basisbereich keine Schicht entfernt.
Im zweiten Schritt (B) können nach oder vor der Anordnung der dielektrischen Schicht und vor der Anordnung der elektrisch leitfähigen Schicht noch weitere Schichten, außer elektrisch leitfähige Schichten, bevorzugt weitere dielektrische Schichten angeordnet werden. Nach der elektrisch leitfähigen Schicht können ebenfalls weitere Schichten sowohl weitere elektrisch leitfähige Schichten als auch dielektrische Schichten angeordnet werden, wobei zumindest alle elektrisch leitfähigen Schichten im dritten Schritt (C) im Kommunikationsbereich entfernt werden.
Bevorzugt werden im Kommunikationsbereich alle aufgebrachten Schichten außer der dielektrischen Schicht entfernt. Im Kommunikationsbereich der Scheibe verbleibt also nur eine dielektrische Schicht, wobei alle übrigen Schichten entfernt werden. In diesem Fall ist die Scheibe im Kommunikationsbereich besonders durchlässig für hochfrequente Strahlung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die dielektrische Schicht die zur Scheibe nächstliegende Schicht. Das bedeutet, die dielektrische Schicht wird vorzugsweise direkt auf der Oberfläche der Scheibe aufgebracht, ohne das weitere Schichten zwischen der dielektrischen Schicht und der Scheibe angeordnet sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest die elektrisch leitfähige Schicht, bevorzugt werden alle Schichten außer der dielektrischen Schicht, im Kommunikationsbereich der Scheibe mittels Laserstrahlung entfernt. Die Laserstrahlung wird bevorzugt über den mindestens einen Kommunikationsbereich (einmal oder mehrfach) bewegt, wobei zumindest die elektrisch leitfähige Schicht durch Ablation (Laserablation) entfernt wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Laserstrahlung beträgt dabei bevorzugt von 10 mm/s bis 100 m/s, besonders bevorzugt 100 mm/s bis 50 m/s, ganz besonders bevorzugt von 1 m/s bis 25 m/s, insbesondere 3 m/s bis 10 m/s.
Die Laserstrahlung kann bei feststehendem Laser und feststehender Scheibe durch einen Laserscanner über den mindestens einen Kommunikationsbereich bewegt werden, wobei die Laserstrahlung durch ein System beweglicher Spiegel geeignet bewegt wird. Alternativ ist es aber auch möglich, den Laser selbst zu bewegen bei feststehender Scheibe oder die Scheibe zu bewegen bei feststehendem Laser.
Die beschichtete Oberfläche der Scheibe nach dem zweiten Verfahrensschritt kann dem Laser zugewandt sein. Sofern die Scheibe für die Laserstrahlung (weitgehend) transparent ist (insbesondere im Falle einer Glasscheibe), kann die beschichtete Oberfläche alternativ vom Laser abgewandt sein und die Laserstrahlung durch die Scheibe hindurch auf die Beschichtung gerichtet werden. Die Laserstrahlung wird in beiden Fällen bevorzugt auf die Oberfläche der Scheibe mit der Beschichtung fokussiert. Die Ausdehnung des Laserspots auf der Beschichtung (Durchmesser) beträgt dabei bevorzugt von 25 pm bis 250 pm, besonders bevorzugt von 40 pm bis 180 pm.
Bevorzugt wird Laserstrahlung im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich oder im IR- Bereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet. Die Wellenlänge der Laserstrahlung beträgt bevorzugt von 200 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt von 250 nm bis 1100 nm, beispielsweise von 355 nm bis 1064 nm. Damit werden besonders gute Ergebnisse erreicht. Es können beispielsweise Festkörperlaser verwendet werden (beispielsweise Nd:YAG-Laser oder Yb:YAG-Laser), welche bei Bedarf frequenzverdoppelt, frequenzverdreifacht oder zweifach frequenzverdoppelt werden können. Solche Laser sind industriell weit verbreitet, relativ kostengünstig und effizient. Alternativ können aber auch beispielsweise Diodenlaser, Excimerlaser, Gaslaser oder Farbstofflaser verwendet werden.
Der Laser wird bevorzugt gepult betrieben. Die Pulslänge des Lasers liegt bevorzugt im Femtosekunden- oder Nanosekundenbereich. Die Pulslänge beträgt bevorzugt höchstens 1 ns, besonders bevorzugt höchstens 10 ps. Die Pulslänge beträgt ganz besonders bevorzugt von 200 fs bis 10 ps, insbesondere von 500 fs bis 1 ps. Damit werden besonders gute Ergebnisse erreicht. Durch solche kurzen Pulse wird insbesondere die thermische Belastung in der Umgebung der Laserbearbeitung minimiert, so dass die Bearbeitung von Dünnschichten und auch hitzeanfälliger Materialien möglich ist. Die Wiederholfrequenz der Laserpulse beträgt bevorzugt von 10 kHz bis 1000 kHz, besonders bevorzugt von 50 kHz bis 400 kHz. Die Pulsenergie beträgt bevorzugt von 200 nJ bis 500 pJ, besonders bevorzugt von 250 nJ bis 250 pJ, ganz besonders bevorzugt von 150 pJ bis 250 pJ.
Die Ausgangsleistung des Lasers beträgt bevorzugt von 10 W bis 200 W, bevorzugt von 40 W bis 150 W.
Die verwendete Laserstrahlung kann auf die zu bearbeitende Beschichtung angepasst werden, um eine wirksame Ablation von zumindest der elektrisch leitfähigen Schicht, gegebenenfalls auch weiteren Schichten, im Kommunikationsbereich zu erreichen. Dies erfolgt insbesondere durch Wahl der Wellenlänge, der Laserleistung, der Pulsenergie und der Pulslänge. Alle diese Größen haben eine Auswirkung und können dementsprechend geeignet ausgewählt werden. Außerdem kann die Effektivität der Ablation auch durch geeignete Auswahl der Bewegungsgeschwindigkeit der Laserstrahlung und die Häufigkeit der Bewegung der Laserstrahlung eingestellt werden.
Alternativ zu den Verfahrensschritten (B) und (C) kann die Scheibe auch zunächst mit mindestens einer dielektrischen Schicht im Kommunikationsbereich und im Basisbereich auf einer Oberfläche beschichtet werden und anschließend der Kommunikationsbereich beispielsweise mittels Abdeckfolien maskiert werden. Anschließend wird die Oberfläche der Scheibe mit mindestens der elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet, wobei die Maskierung, verhindert, dass die Scheibe im Kommunikationsbereich mit der mindestens elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet wird. Die Scheibe wird im Basisbereich mit der mindestens elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet. Im anschließenden Verfahrensschritt wird die Maskierung von der beschichteten Scheibe entfernt.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung der beschichteten Scheibe im Fahrzeug- oder Architekturbereich (insbesondere als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Innenraums oder als Bestandteil einer solchen Fensterscheibe, oder als Fassadenplatte eines Gebäudes), in Möbeln oder sonstigen Einrichtungsgegenständen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beschichteten Scheibe,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang A-A’ durch die Scheibe aus Figur 1 ,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Scheibe aus den Figuren 1 und 2 während seiner
Herstellung mit einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe und
Fig. 5-7 Die Dämpfung in Abhängigkeit der Strahlungsfrequenz gezeigt in Diagrammen von den erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3 jeweils mit einem Vergleichsbeispiel.
Figur 1 und Figur 2 zeigen je ein Detail eines beispielhaften erfindungsgemäßen beschichteten Scheibe 100. Es handelt sich um eine Scheibe 1 , beispielsweise aus Kalknatronglas, welche mit einer Beschichtung 2 auf einer Oberfläche II beschichtet ist.
Die Scheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf. Die Scheibe 1 ist dafür vorgesehen, als Innenscheibe einer Verbundscheibe eingesetzt zu werden und dazu über eine thermoplastische Zwischenschicht mit einer Außenscheibe verbunden zu werden. Die Verbundscheibe ist beispielsweise als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Scheibe 1 weist zwei Hauptflächen auf, welche zur Durchsicht durch die Glasscheibe vorgesehen sind, nämlich eine erste Oberfläche I und eine zweite Oberfläche II, sowie eine sich dazwischen erstreckenden, umlaufende Seitenkantenfläche.
Die Beschichtung 2 weist mehrere Basisbereiche B auf, welche innerhalb einer gitterförmigen Struktur eines Kommunikationsbereiches K angeordnet sind. Der Kommunikationsbereich K ist in Draufsicht auf die Scheibe 100 in der Form von Streifen von einer Oberkante der Scheibe 1 zur Unterkante der Scheibe 1 und von einer Seitenkante zur anderen Seitenkante der Scheibe 1. Die Seitenkanten verbinden die Oberkante und Unterkante, sodass die Seitenkanten, die Oberkante und die Unterkante die gesamte umlaufende Kante der Scheibe 1 ausmachen. Die Streifen des Kommunikationsbereiches K ergeben in der Gesamtansicht eine Gitterform. Grundsätzlich können der Kommunikationsbereich oder die Kommunikationsbereiche K und der oder die Basisbereiche B beliebig gestaltet werden. Der Kommunikationsbereich K muss auch nicht in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet sein, wie es beispielhaft in der Figur dargestellt ist.
Die Beschichtung 2 ist als Stapel von Dünnschichten ausgebildet und in den Basisbereichen B anders ausgebildet als im Kommunikationsbereich K. In den Basisbereichen B weist die Beschichtung 2 insgesamt fünf Schichten auf: eine erste dielektrische Schicht 3, eine zweite dielektrische Schicht 3.2, eine elektrisch leitfähige Schicht 4, eine dritte dielektrische Schicht 5 und eine vierte dielektrische Schicht 6, die in der angegebenen Reihenfolge ausgehend von der zweiten Oberfläche II der Scheibe 1 angeordnet sind. Im Kommunikationsbereich K fehlen dagegen die elektrisch leitfähige Schicht 4, die zweite dielektrische Schicht 3.2, die dritte dielektrische Schicht 5 und die vierte dielektrische Schicht 6, so dass die Beschichtung 2 im Kommunikationsbereich K lediglich aus der ersten dielektrischen Schicht 3 gebildet ist. Eine beispielhafte Schichtenfolge der Beschichtung 2 mit Materialien und Schichtdicken ist in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Durch die alternierende Reihenfolge von optisch hochbrechenden Schichten 2.1, 2.3 auf Basis von Siliziumnitrid (Sisl^ ) und optisch niedrigbrechenden Schichten 2.2, 2.4 auf Basis von Siliziumoxid (SiO2) weist die Beschichtung 2 infolge von Interferenzeffekten reflexionsmindernde Eigenschaften auf. Zusätzlich weist die Beschichtung 2 in den Basisbereichen B durch die elektrisch leitfähige Schicht 4 auf Basis von Indiumzinnoxid (ITO) eine Sonnenstrahlung-reflektierende Wirkung auf.
Da die Beschichtung 2 einen wesentlichen Einfluss auf das Erscheinungsbild der Glasscheibe hat, unterscheiden sich die Basisbereiche B und der Kommunikationsbereich K optisch voneinander, insbesondere durch einen unterschiedlichen Reflexionsgrad und eine unterschiedliche Farbe (Reflexionsfarbe). Der Betrachter kann den Kommunikationsbereich K also zumindest mittels geeigneter optischer Messgeräte einfach von den Basisbereichen B unterscheiden. Die hier gezeigte Ausgestaltung ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Die erfindungsgemäße beschichtete Scheibe 100 kann im Grund jede beliebige Art von Beschichtung 2 aufweisen, solange diese einen Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Gegenstands hat. Die Beschichtung 2 kann beispielsweise auch eine Sonnenschutzbeschichtung sein mit mindestens einer Silberschicht mit reflektierenden Eigenschaften im nahen IR-Bereich oder eine emissivitätsmindernde Beschichtung (LowE-Beschichtung) mit einer ITO-Schicht mit reflektierenden Eigenschaften im mittleren IR-Bereich (insbesondere im Bereich der Wärmestrahlung der Scheibe 1).
Auch die Anzahl der Schichten in den Basisbereichen B und dem Kommunikationsbereich K ist lediglich beispielhaft. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, dass im Kommunikationsbereich K gegenüber dem Basisbereich B lediglich die elektrisch leitfähige Schicht 4, die dritte dielektrische Schicht 5 und die vierte dielektrische Schicht 6 fehlt.
Figur 3 zeigt Querschnitte durch die beschichtete Scheibe 100 aus den Figuren 1 und 2 bei drei Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zu seiner Herstellung. Zunächst wird die Scheibe 1 bereitgestellt (Figur 3A). Auf der zweiten Oberfläche II der Scheibe 1 wird dann die Beschichtung 2 aufgebracht (Figur 3B). Dazu werden die Schichten 3, 3.2, 4, 5, 6 nacheinander beispielsweise mittels magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung auf der zweiten Oberfläche II abgeschieden. Anschließend werden im Kommunikationsbereich K die obersten vier Schichten 3.2, 4, 5, 6 mittels der Strahlung L eines Lasers 7 entfernt. Die Strahlung L wird dazu mittels eines fokussierenden Elements 8, beispielsweise einer Linse oder eines Objektiv, auf die Beschichtung 2 fokussiert. Die Strahlung L wird dann entlang einer Bewegungsrichtung x über jeweils den gesamten Kommunikationsbereich K bewegt mittels eines Laserscansystems, welche mindestens einen (typischerweise mindestes zwei) beweglichen, insbesondere kippbaren Spiegel 9 umfasst. Dabei werden die Schichten 3.2, 4, 5, 6 durch Laserablation entfernt (Figur 3C).
Die Strahlung L weist beispielsweise eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich auf. Der Laser 7 ist beispielsweise ein gepulster Yb:YAG-Laser mit einer Emissionswellenlänge von 1030 nm. Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gegenstands. Die Kommunikationsbereich K ist hier in einem einzelnen, zusammenhängenden Abschnitt der Scheibe 1 angeordnet. Der Kommunikationsbereich K erstreckt sich streifenförmig von der einen Seitenkante zur anderen Seitenkante der Scheibe 1 und ist näher zur Oberkante der Scheibe 1 als zur Unterkante der Scheibe 1 angeordnet. Es liegt in dieser Ausführungsform nur ein Basisbereich B vor. Der Basisbereich B erstreckt von der einen Seitenkante zur anderen Seitenkante der Scheibe 1 und ist näher zur Unterkante der Scheibe 1 als zur Oberkante der Scheibe 1 angeordnet. Der Basisbereich B erstreckt sich beispielsweise über 80 % der zweiten Oberfläche II der Scheibe 1 , wobei der Kommunikationsbereich K sich über die restliche zweite Oberfläche II der Scheibe 1 erstreckt abzüglich eines nicht-beschichteten umlaufenden Randbereiches der Scheibe 1.
In den Figuren 5 bis 7 ist die Strahlungsdämpfung in Dezibel in Abhängigkeit von der Frequenz der Strahlung für erfindungsgemäß beschichtete Scheiben 100 mit jeweils einem Vergleichsbeispiel ohne Kommunikationsbereich K abgebildet. Die Scheibe des Vergleichsbeispiels weist über die gesamte Oberfläche der Scheibe eine Beschichtung auf wie die in den Basisbereichen B vorhandene Beschichtung 2 aus Figur 1 und 2. Die erfindungsgemäßen Scheiben sind so entschichtet wie die in Figur 1 und 2 gezeigte Scheibe 100.
Zur Messung der Dämpfung wurde eine spezielle Transmissions-Messanordnung verwendet. Zwei Antennen, welche zur Aussendung sowie zum Empfangen von Strahlung mit einer Frequenz von mehr als 1 GHz geeignet sind, wurden bereitgestellt. Eine erste Antenne wurde in einem Innenraum einer Absorberkammer angebracht und diente zum Empfangen von Strahlung. Die zweite Antenne wurde außerhalb der Absorberkammer angebracht, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne zueinander gegenüberliegend angebracht sind und durch eine Metallwand, welche eine Öffnung, also ein Loch, aufweist getrennt sind. Die Metallwand ist ein Bestandteil der Absorberkammer. Die Absorberkammer weist somit eine Öffnung genau zwischen den beiden Antennen auf. Zur Messung wurden Scheiben nach den Beispielen 1 bis 3 auf die Öffnung aufgebracht, wobei die beschichtete Oberfläche der Scheiben immer der Metallwand zugewandt wurde. Die zweite Antenne sendete Strahlung über den in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Bereich aus und die erst Antenne empfing die ausgesendete Strahlung, wodurch die Dämpfung der Strahlung durch die Scheiben der Beispiele 1 bis 3 bestimmt werden konnte. Die ermittelte Dämpfung ist bezogen auf einen Referenzwert (Null-Achse in den Figuren 5 bis 7) bei dem die Öffnung der Metallwand frei ist, sich also zwischen den Antennen lediglich Luft befindet. Die Bestimmung der Dämpfung wurde nach der Norm ASTM F3057-16 durchgeführt. Die Dämpfung mit einer Scheibe nach dem Vergleichsbeispiel wurde simuliert. Die Simulation wurde mittels CST Studio Suite 2023 durchgeführt.
Die Scheiben der Beispiele 1 bis 3 wurden mittels Beschichtung und anschließende teilweise Entschichtung im Kommunikationsbereich hergestellt. Die Entschichtung erfolgte mittels Laserstrahlung wie in Figur 4 gezeigt. Die Beispiele 1 bis 3 unterscheiden sich voneinander einzig durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers. Die Unterschiede sind in Tabelle 2 dargestellt:
Tabelle 2
Die Dämpfung ist erkennbar für alle Beispiele 1 bis 3 deutlich geringer als für das Vergleichsbeispiel, in dem keine teilweise Entschichtung im Kommunikationsbereich stattgefunden hat. Die verbliebene dielektrische Schicht im Kommunikationsbereich der Beispiele 1 bis 3 hat keinen großen Einfluss auf die Dämpfung der Strahlung. Die Entschichtung kann also bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Lasers stattfinden, da keine vollständige Entschichtung notwendig ist. Dies ist ein großer Vorteil. Bezugszeichenliste
1 Scheibe
2 Beschichtung
3 Schicht der Beschichtung 2 / erste dielektrische Schicht
3.2 Schicht der Beschichtung 2 / zweite dielektrische Schicht
4 Schicht der Beschichtung 2 / elektrisch leitfähige Schicht
5 Schicht der Beschichtung 2 / dritte dielektrische Schicht
6 Schicht der Beschichtung 2 / vierte dielektrische Schicht
7 Laser
8 fokussierendes Element
9 kippbarer Spiegel
100 beschichtete Scheibe
K Kommunikationsbereich der Beschichtung 2
B Basisbereich der Beschichtung 2
L Strahlung des Lasers 7
I erste Oberfläche der Scheibe 1
II zweite Oberfläche der Scheibe 1 x Bewegungsrichtung der Strahlung L
A - A' Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Beschichte Scheibe (100) mit Kommunikationsfenster, umfassend:
- eine Scheibe (1),
- eine Beschichtung (2) auf einer Oberfläche (II) der Scheibe (1), wobei die Beschichtung (2) zumindest einen Kommunikationsbereich (K) und einen Basisbereich (B) aufweist, wobei die Beschichtung (2) im Kommunikationsbereich (K) mindestens eine dielektrische Schicht (3) und im Basisbereich (B) mindestens die dielektrische Schicht (3) und oberhalb der dielektrischen Schicht (3) eine elektrisch leitfähige Schicht (4) aufweist und wobei der Kommunikationsbereich (K) weniger Schichten als der Basisbereich (B) aufweist und frei von elektrisch leitfähigen Schichten (4) ist, wobei die einzelnen Schichten der Beschichtung (2) Dünnschichten sind.
2. Beschichtete Scheibe (100) nach Anspruch 1 , wobei der Kommunikationsbereich (K) sich in Draufsicht auf die Scheibe (1) in der Form eines Gitters über die Scheibe (1) erstreckt.
3. Beschichtete Scheibe (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kommunikationsbereich (K) sich über weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 15 %, besonders bevorzugt weniger als 10 %, der Oberfläche (II) der Scheibe (1) erstreckt.
4. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (4) im Basisbereich (B) eine Schichtdicke von größer 10 nm, bevorzugt größer 15 nm, besonders bevorzugt größer 20 nm, aufweist.
5. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kommunikationsbereich (K) durch Entfernung von mindestens der elektrisch leitfähigen Schicht (4) mittels Laserstrahlen (L) erhältlich ist.
6. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (4) auf Basis eines Metalls, einer Metalllegierung oder eines transparenten, elektrisch leitfähigen Oxids (TCO) ausgebildet ist.
7. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kommunikationsbereich (K) für Strahlung mit einer Wellenlänge von größer 1 pm durchlässiger ist als der Basisbereich (B).
8. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Basisbereich (B) oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht (4) noch eine, bevorzugt zwei, weitere dielektrische Schichten (5, 6) aufweist.
9. Beschichtete Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kommunikationsbereich (K) frei von weiteren dielektrischen Schicht (3.2, 5, 6) ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Scheibe (100), wobei
(A) eine Scheibe (1) bereitgestellt wird,
(B) in folgender Reihenfolge mindestens eine dielektrische Schicht (3) und eine elektrisch leitfähige Schicht (4) als Beschichtung (2) auf einer Oberfläche (II) der Scheibe (1) angeordnet werden und
(C) in einem Kommunikationsbereich (K) der Beschichtung (2) mindestens die elektrisch leitfähige Schicht (4) entfernt wird, wobei mindestens die dielektrische Schicht (3) im Kommunikationsbereich (K) verbleibt und in mindestens einem Basisbereich (B) der Beschichtung (2) die elektrisch leitfähige Schicht (4) nicht entfernt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die dielektrische Schicht (3) direkt auf die Scheibe (1) aufgebracht wird, sodass sie die zur Scheibe (1) nächstliegende Schicht ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei zumindest die elektrisch leitfähige Schicht (4), bevorzugt alle Schichten außer der dielektrischen Schicht (3), im Kommunikationsbereich (K) mittels Laserstrahlung (L) entfernt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Laserstrahlung (L) eine Wellenlänge im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich oder im IR-Bereich ausweist, bevorzugt von 200 nm bis 2000 nm.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Laserstrahlung (L) gepulst ist mit Pulslängen im Femtosekunden- oder Nanosekundenbereich, bevorzugt von kleiner 1 ns.
15. Verwendung eine beschichteten Scheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 im Fahrzeug- oder Architekturbereich, insbesondere als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Innenraums oder als Bestandteil davon, oder als Verglasung eines Gebäudes, in Möbeln oder sonstigen Einrichtungsgegenständen oder als Einrichtungsgegenstand.
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