ES2214759T3 - Sustrato transparente con revestimiento anti-reflejos. - Google Patents
Sustrato transparente con revestimiento anti-reflejos.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN SUSTRATO DE VIDRIO (1) QUE LLEVA EN AL MENOS UNA DE SUS CARAS UN REVESTIMIENTO ANTIRREFLECTANTE (6) HECHO POR UN APILAMIENTO DE CAPAS FINAS DE MATERIAL DIELECTRICO DE INDICES DE REFRACCION ALTERNATIVAMENTE GRANDES Y PEQUEÑOS. PARA PREVENIR LA MODIFICACION DE LAS PROPIEDADES OPTICAS DEL REVESTIMIENTO (6) EN CASO DE QUE EL SUSTRATO (1) SEA SOMETIDO A UN TRATAMIENTO TERMICO DEL TIPO TEMPLE, BOMBEO O RECOCIDO, LA(S) CAPA(S) DEL APILAMIENTO SUSCEPTIBLE(S) DE DETERIORASE EN CONTACTO CON IONES ALCALINOS DEL TIPO IONES DE SODIO SE SEPARA(N) DEL SUSTRATO (1) POR AL MENOS UNA CAPA QUE FORMA PARTE DEL REVESTIMIENTO ANTIRREFLECTANTE (6) Y QUE HACE UNA "PANTALLA" PARA LA DIFUSION DE LOS PRODUCTOS ALCALINOS.
Description
Sustrato transparente con revestimiento
anti-reflejos.
La invención se refiere a los sustratos
transparentes, muy particularmente vítreos, que están provistos de
un revestimiento anti-reflejos, así como a su modo
de fabricación. Se refiere igualmente a su utilización,
especialmente en forma de láminas de vidrio. Un revestimiento
anti-reflejos está constituido usualmente con un
apilamiento de capas delgadas interferenciales, en general una
alternancia de capas de altos y bajos índices de refracción.
Depositado sobre un sustrato transparente, tal revestimiento tiene
por función disminuir su reflexión luminosa y, por tanto, aumentar
su transmisión luminosa. Un sustrato así revestido ve crecer, por
tanto, su relación luz transmitida/luz reflejada, lo cual mejora la
visibilidad de los objetos situados detrás de él.
Por tanto, se le puede emplear en numerosas
aplicaciones, por ejemplo para proteger un tablero iluminado por una
luz situada detrás del observador, o para constituir o formar parte
de un escaparate de tienda, a fin de distinguir mejor lo que se
encuentra en el escaparate, incluso cuando la iluminación interior
es débil con respecto a la iluminación exterior.
Los comportamientos de un revestimiento
anti-reflejos se pueden medir o evaluar según
diferentes criterios. En primer lugar, naturalmente, vienen los
criterios ópticos. Se puede considerar que un "buen"
revestimiento anti-reflejos debe poder rebajar la
reflexión luminosa de un sustrato de vidrio transparente estándar
hasta un valor dado, por ejemplo 2%, incluso 1% y menos. Asimismo,
puede ser importante que este revestimiento mantenga en el sustrato
una colorimetría satisfactoria, por ejemplo neutra, muy cercana a
la del propio sustrato. También se pueden tener en cuenta otros
criterios secundarios según la aplicación prevista, especialmente la
durabilidad química y/o mecánica del revestimiento, el coste de los
materiales utilizados o de las técnicas a emplear para
fabricarlo.
Por la solicitud de patente
W-92/04185 se conoce un revestimiento
anti-reflejos depositado sobre un sustrato
transparente y que comprende una alternancia de capas, con alto
índice, de óxido de niobio y, con bajo índice, de óxido de silicio.
Sus comportamientos ópticos son interesantes. Utilizar óxido de
niobio es ventajoso desde un punto de vista industrial, ya que es un
material que se deposita más rápidamente que otros óxidos de alto
índice del tipo de óxido de titanio por técnicas a vacío conocidas,
del tipo de pulverización catódica reactiva. Sin embargo, tal
apilamiento se ha mostrado sensible a cualquier tratamiento
térmico: a temperatura alta, sus propiedades ópticas se modifican
de manera desfavorable, especialmente en cuanto a su colorimetría de
reflexión. Esto es un inconveniente en la medida en que se puede
querer conferir al sustrato, muy particularmente vítreo, y ya
provisto con su revestimiento, propiedades mecánicas o estéticas
que no se pueden obtener más que mediante tratamientos térmicos a
temperaturas que se pueden acercar a la temperatura de
reblandecimiento del vidrio. Se puede tratar especialmente de una
curvatura para conferir una cierta silueta al sustrato, de un
recocido para endurecerlo, o de un temple para evitar herir en caso
de rotura.
El objeto de la invención es, por tanto, paliar
este inconveniente, intentando poner a punto un nuevo tipo de
revestimiento multicapas anti-reflejos que tenga un
buen comportamiento ópticamente y que conserve sus comportamientos,
se someta o no su sustrato portador a un tratamiento térmico.
La invención tiene por objeto un sustrato vítreo
que comporta sobre, al menos una de sus caras un revestimiento
anti-reflejos que comprende un apilamiento de capas
delgadas de materiales dieléctricos con índices de refracción
alternativamente altos y bajos. La invención consiste en evitar la
modificación de las propiedades ópticas del revestimiento en caso de
que el sustrato esté sometido a un tratamiento térmico del tipo
temple, curvatura o recocido, previendo que la(s)
capa(s) del apilamiento que es (son) susceptible(s)
de deterioro por contacto con iones alcalinos del tipo de iones de
sodio emitidos por difusión del sustrato esté(n) separada(s)
de dicho sustrato por, al menos una capa que forma parte del
revestimiento anti-reflejos y que hace de
"pantalla" a la difusión de los iones alcalinos.
En efecto se ha comprobado de manera sorprendente
que la modificación desfavorable del aspecto óptico de los
revestimientos anti-reflejos por efecto del calor
era debida a la difusión de iones alcalinos provenientes del vidrio,
viniendo estos iones a insertarse en, al menos algunas de las capas
del revestimiento, y al hecho de deteriorarlos modificándolos
estructuralmente. La solución de acuerdo con la invención ha
consistido, por tanto, no en alejar del revestimiento
anti-reflejo todo material "sensible" a los
iones alcalinos, sino más bien en aislarlo de la superficie del
vidrio mediante una capa "pantalla" que bloquea el proceso de
difusión de los iones alcalinos. Esta capa se elige, además, de
manera que se pueda cumplir, en paralelo, una función óptica
adecuada en un revestimiento anti-reflejos. No se
trata, pues, de una capa adicional que viene a complicar la
estructura de un revestimiento anti-reflejos
habitual, lo cual es muy ventajoso desde un punto de vista
industrial.
Estas capas "pantalla" permiten, por tanto,
fabricar revestimientos anti-reflejos aptos para
soportar, sin modificación óptica notable, tratamientos térmicos,
mientras que incluso comprenden materiales sensibles a los iones
alcalinos pero que, por otra parte, presentan muchas otras
ventajas.
Así, los revestimientos
anti-reflejos de la invención comprenden
preferentemente, capas de óxido de niobio como capas con alto índice
de refracción (índice de refracción de aproximadamente 2,30), pero
dispuestos en el revestimiento de manera que no pueden estar en
contacto con los iones alcalinos del vidrio. El óxido de niobio es,
en efecto, un material interesante que, como se ha sugerido
precedentemente, se deposita bastante rápidamente por pulverización
catódica reactiva, presenta un índice de refracción suficientemente
elevado y una durabilidad, especialmente mecánica,
satisfactoria.
Los revestimientos anti-reflejos
de acuerdo con la invención pueden comprender, también, capas de
otros materiales sensibles a los iones alcalinos distintos que el
óxido de niobio. Se puede tratar especialmente del óxido de
volframio con alto índice de refracción (índice de aproximadamente
2,17), cuyo aspecto óptico se puede modificar por inserción de
iones sodio. Es lo mismo para el óxido de cerio CeO_{2}. Se puede
tratar, también, del óxido de bismuto, igualmente con alto índice
(especialmente del orden de 2,30 a 1,52) o de óxidos de valencias
múltiples.
Preferentemente, los revestimientos
anti-reflejos de acuerdo con la invención están
concebidos de manera que, por un lado, las capas de material
dieléctrico definidas como de índice bajo tengan un índice de
refracción comprendido entre 1,35 y 1,70, especialmente entre 1,38
y 1,68 y, por otra parte, las capas de material dieléctrico
definidas como de índice de refracción alto ,tengan un índice de
refracción de, al menos 1,80, y especialmente comprendido entre
1,80 y 2,60, preferentemente entre 2 y 2,45, por ejemplo entre 2,10
y 2,35. Efectivamente, el efecto anti-reflejo no se
obtiene plenamente más que si hay una diferencia de índice de
refracción significativa entre las capas de altos y bajos índices
que se hallan alternadas.
Existen varios modos de realización de la capa
"pantalla" de acuerdo con la invención. De manera general,
cuanto más próxima se encuentre a la superficie del vidrio, más va
a poder detener con la máxima rapidez la difusión de los iones
alcalinos a través del apilamiento.
De acuerdo con la invención, la capa
"pantalla", es una capa de alto índice de refracción, y es
especialmente la primera que se halla en contacto con el vidrio.
También "protege", a todas las demás capas del apilamiento,
contra el ataque por los iones alcalinos. Preferentemente tiene un
espesor óptico comprendido entre 25 y 50 nm. Se la puede elegir a
base de nitruro de silicio Si_{3}N_{4} o de nitruro de aluminio
AlN, que son dos materiales de índice cercano a 2, que bloquean los
iones alcalinos e inertes frente a ellos.
Un revestimiento anti-reflejos de
acuerdo con la invención solamente puede comprender dos secuencias
sucesivas de capas de índices altos o bajos. En efecto, cuatro
capas pueden bastar para obtener un efecto reflejo totalmente
notable. En este caso, la primera secuencia comprende la capa
"pantalla" (una capa de índice alto) y la segunda secuencia
comprende óxido de niobio, de bismuto o de volframio, especialmente
de un espesor óptico comprendido entre 245 y 290 nm, y una última
capa de bajo índice del tipo SiO_{2} o mezcla de óxido de silicio
y de aluminio, especialmente con un espesor óptico comprendido entre
120 y 150 nm.
De acuerdo con un modo de realización, la capa
"pantalla" de acuerdo con la invención sustituye completamente
a la primera secuencia de capas con índices altos y bajos, y
presenta un índice de refracción intermedio, especialmente
comprendido entre 1,7 y 1,8. Preferentemente tiene un espesor óptico
comprendido entre 80 y 120 nm. Tal capa de índice intermedio tiene
un efecto óptico más similar al de una secuencia de capa de índice
alto/capa de índice bajo, y presenta la ventaja de disminuir el
número global de capas del apilamiento. Es ventajosamente a base de
una mezcla de óxido de silicio y de estaño, de silicio y de zinc,
de silicio y de titanio, o incluso a base de oxinitruro de silicio.
La proporción relativa entre los diferentes constituyentes de estos
materiales permite ajustar el índice de refracción de la capa.
Un ejemplo de configuración de apilamiento
utilizando este tipo de capa "pantalla" puede ser el
siguiente.
Vidrio/SiO_{x}N_{y}/Nb_{2}O_{5}/SiO_{2}
Aquí, todavía, la capa "pantalla" de
SiO_{x}N_{y} "protege" eficazmente la capa de
Nb_{2}O_{5} que la recubre.
Cualquiera que sea el modo de realización
elegido, la invención permite la fabricación de sustratos vítreos
portadores de un apilamiento anti-reflejos que
presenta una reflexión luminosa T_{L} de como máximo 2%, y
especialmente de, como máximo 1%, reflexión que se mantiene a 0,5%
o a 0,3% aproximadamente, especialmente a 0,2% aproximadamente, e
incluso a aproximadamente \pm 0,1% si el sustrato vítreo
experimenta, después, un tratamiento térmico del tipo curvatura,
temple o recocido.
También, su colorimetría de reflexión permanece
casi sin cambio (especialmente en la tonalidad de los azules o
azules-verdes), según sean el sistema colorimétrico
(L*, a*, b*), las variaciones de a* y b* en reflexión de, como
máximo 2, y especialmente como máximo 1,5 en valores absolutos.
Globalmente, los tratamientos térmicos no afectan, pues, al aspecto
óptico en reflexión de este tipo de apilamiento
anti-reflejos, si se toma como referencia la
sensibilidad del ojo humano.
De ello deriva toda una serie de ventajas: una
sola configuración de revestimiento anti-reflejos
basta para fabricar láminas de vidrio tanto curvados como no
curvados, o templados como no templados.
Por una parte, es inútil tener un tipo de
revestimiento desprovisto de capas sensibles a los iones alcalinos
para los sustratos a tratar térmicamente y, por otra parte, un tipo
de revestimiento que puede poseer este tipo de capa, por ejemplo,
de Nb_{2}O_{5} para los sustratos no destinados a ser tratados
térmicamente. Por tanto, esto facilita la gestión de las existencias
y permite adaptar muy rápidamente la producción a láminas de vidrio
tratadas y no tratadas, a demanda, sin tener que preocuparse ya del
tipo de revestimiento anti-reflejos.
Otra ventaja consiste en que se pueden ensamblar
indiferentemente sobre una fachada de un edificio, en un escaparate
por ejemplo, láminas de vidrio con revestimiento
anti-reflejos, unas tratadas térmicamente, otras no
tratadas térmicamente: el ojo humano no podrá detectar disparidades
en el aspecto óptico global del montaje de las láminas de
vidrio.
Es igualmente posible vender las láminas de
vidrio revestidas no tratadas térmicamente, dejando a la discreción
del comprador el cuidado de tratarlas térmicamente, pudiendo
garantizarle la constancia de sus propiedades ópticas.
Preferentemente, cada una de las caras del
sustrato vítreo está recubierto con un apilamiento
anti-reflejos de acuerdo con la invención, a fin de
obtener el efecto anti-reflejo máximo.
De acuerdo con la invención, se puede prever que
al menos una de las capas de bajo índice del apilamiento
anti-reflejos sea a base de una mezcla de óxido de
silicio y de aluminio, (eventualmente fluorado), y especialmente la
última capa del apilamiento: tal capa de óxido "mixta"
presenta, en efecto, una durabilidad, especialmente química, mejor
que una capa de SiO_{2} pura. Se selecciona la proporción óptima
de aluminio en la capa para obtener esta mejor durabilidad sin, sin
embargo, aumentar demasiado el índice de refracción de la capa con
respecto a la de la sílice pura, para no afectar las propiedades
ópticas del anti-reflejo, teniendo el óxido de
aluminio, en efecto, un índice de aproximadamente 1,60 a 1,65
superior al de SiO_{2} que es de aproximadamente 1,45.
La invención tiene, también, por objeto las
láminas de vidrio que incorporan los sustratos revestidos, ya sean
monolíticos, estratificados o múltiples, con lámina(s) de
gas intercalar(es).
Estas láminas de vidrio se pueden utilizar tanto
como láminas de vidrio interiores como exteriores de edificios,
como protección de objetos del tipo de tableros, escaparates,
muebles de vidrio, tal como un mostrador o un escaparate
refrigerado..., como láminas de vidrio para automóviles del tipo de
parabrisas estratificado, espejos, pantallas
anti-deslumbramiento para ordenadores, o vidrio
decorativo.
La lámina de vidrio que incorpora el sustrato de
revestimiento anti-reflejos de acuerdo con la
invención puede presentar propiedades adicionales interesantes.
Así, se puede tratar de una lámina de vidrio con función de
seguridad, como láminas de vidrio estratificadas disponibles de
SAINT-GOBAIN VITRAGE con el nombre de Stadip, o de
láminas de vidrio templadas disponibles de
SAIN-GOBAIN VITRAGE con el nombre de Securit. Se
puede tratar, también, de láminas de vidrio
anti-fractura, como los disponibles de
SAINT-GOBAIN VITRAGE con el nombre de Contrarisc, o
anti-acústicos, como los disponibles de
SAINT-GOBAIN VITRAGE con el nombre de Contrasonor
(láminas de vidrio dobles) o Phonic (láminas de vidrio
estratificadas), o incluso de protección frente al fuego
(corta-llamas o corta-fuego).
La lámina de vidrio se puede elegir, también, de
manera que sobre el sustrato ya provisto con el apilamiento
anti-reflejos o sobre una de las caras de los otros
sustratos constitutivos de la lámina de vidrio, está depositada una
capa (o un apilamiento de capas) con función específica, por ejemplo
anti-solar o absorbente térmicamente, como capas de
nitruro de titanio, o incluso capas tales como las disponibles de
SAINT- GOBAIN EKO con el nombre comercial de
Cool-lite o Antelio o Col-lite K, o
incluso con función anti-ultravioletas,
anti-estática (del tipo capa de óxido metálico
dopado ligeramente conductora), poco emisora, como las capas a base
de plata del tipo Planitherm o de óxido de estaño dopado del tipo
EKO disponible de SAINT-GOBAIN VITRAGE. En el caso
de una capa con función anti-estática, es
preferible que ésta esté dispuesta sobre la cara del sustrato
provista con el apilamiento anti-reflejos. También
se puede prever que la capa sea calefactora (del tipo de capa de
metal con transporte de corriente adecuado), lo cual puede ser
interesante especialmente para los escaparates refrigerados, para
evitar el depósito de vaho en su superficie. Se puede tratar,
también, de capa con propiedades anti-suciedad como
una capa muy fina de TiO_{2}, o incluso una capa orgánica
hidrófoba con función anti-lluvia o hidrófila con
función anti-vaho. Como ejemplo de capa hidrófoba,
se puede hacer referencia a la capa a base de organosilano fluorada
descrita en las patentes de EE.UU. 5.368.892 y EE.UU.
5.389.427.
Se puede tratar, también, de una capa de azogado
con función de espejo. Todas las configuraciones son posibles. Así,
en caso de una lámina de vidrio monolítica con función de espejo,
interesa depositar el revestimiento anti- reflejos en la capa 1 (es
decir, del lado en que se halla el espectador) y la capa de azogado
en la capa 2 ( es decir, del lado en el que el espejo está colgado
de una pared), evitando así el apilamiento
anti-reflejos de la invención el desdoblamiento de
la imagen reflejada.
En el caso de una doble lámina de vidrio, (en la
que las caras de los sustratos vítreos se numeran convencionalmente
comenzando por la cara más exterior), se puede, así, disponer el
apilamiento anti-reflejos usualmente en la cara 1 y
las otras capas funcionales en la cara 2 para un
anti-violetas o un anti-solar, y 3
para una capa poco emisora. En una doble lámina de vidrio, se puede
tener, así, al menos un apilamiento anti-reflejos
sobre una de las caras de los sustratos y, al menos otra capa u
otro apilamiento de capas que aporta una funcionalidad
suplementaria. La doble lámina de vidrio pude comportar, también,
varios revestimientos anti-reflejos, especialmente
al menos en la cara 2 ó 3.
Para una lámina de vidrio monolítica 1 se puede
prever depositar una capa con función
anti-estática, asociada con un segundo apilamiento
anti-reflejos.
Asimismo, el vidrio elegido para el sustrato
revestido del apilamiento de acuerdo con la invención o para los
otros sustratos que le están asociados para formar una lámina de
vidrio, puede ser particular, por ejemplo
extra-transparente, del tipo Planilux o teñido del
tipo Parsol, dos productos disponibles de
SAINT-GOBAIN VITRAGE. Puede ser, él mismo filtrante
frente a la radiación del tipo ultravioleta. El o los sustratos
pueden haber experimentado tratamientos térmicos, que el
apilamiento anti-reflejos de acuerdo con la
invención ha de soportar también, como un temple, una curvatura o
incluso un doblado, es decir, una curvatura con un radio de
encorvadura muy pequeño (aplicación para los
escaparates-mostrador de las tiendas en
particular).
El sustrato puede haber experimentado, también,
un tratamiento superficial, especialmente un esmerilado, pudiendo
el apilamiento anti-reflejos estar depositado sobre
la cara esmerilada o sobre la cara opuesta.
El sustrato, o uno de estos con el que está
asociado, puede ser también del tipo de vidrio decorativo, impreso,
por ejemplo como el producto Albarino, disponible de
SAINT-GOBAIN VITRAGE, o serigrafiado.
Una lámina de vidrio particularmente interesante
que incorpora el sustrato con revestimiento
anti-reflejos de acuerdo con la invención es la
siguiente: se trata de una lámina de vidrio que comporta una
estructura estratificada con dos sustratos de vidrio asociados por
una hoja de polímero de ensamblaje del tipo de
poli(vinilbutiral). Al menos uno de los sustratos y,
preferentemente los dos, está(n) provisto(s) con el
revestimiento anti-reflejos de acuerdo con la
invención, preferentemente en la cara exterior, especialmente según
la secuencia:
revestimiento
anti-reflejos/vidrio/PVB/vidrio/revestimiento
anti-reflejos.
Esta configuración, especialmente con los dos
sustratos curvados y/o templados, permite la obtención de una
lámina de vidrio para automóvil, y particularmente de un
parabrisas, muy ventajosa: en efecto, las normas imponen en los
automóviles parabrisas con alta transmisión luminosa, de al menos
75% en incidencia normal. Gracias a la incorporación de
revestimientos anti-reflejos en una estructura
estratificada de parabrisas usual, la transmisión luminosa de la
lámina de vidrio se encuentra aumentada, lo que permite rebajar
ligeramente su transmisión energética, pero cumpliendo aún las
normas en cuanto a la transmisión luminosa. Se puede, así, aumentar
el efecto anti-solar del parabrisas, por ejemplo
por absorción de los sustratos de vidrio. Concretamente, así se
puede hacer pasar el valor de reflexión luminosa de un parabrisas
estratificado estándar de 8 a menos de 1%, bajando su transmisión
energética de 1 a 10%, por ejemplo haciéndolo pasar de 85 a 81%
La invención tiene, igualmente, por objeto el
procedimiento de fabricación de sustratos vítreos con
revestimientos anti-reflejos. Un procedimiento
consiste en depositar el conjunto de las capas, sucesivamente unas
después de otras, mediante una técnica a vacío, especialmente por
pulverización catódica asistida por campo magnético. Así, se pueden
depositar las capas de óxido por pulverización reactiva del metal
en cuestión en presencia de oxígeno, y las capas de nitruro en
presencia de nitrógeno.
Otra elección puede consistir en depositar todas
o parte de las capas del apilamiento, especialmente la o las
primeras capas, mediante una técnica de pirólisis de precursores
adaptados.
Se puede tratar de una pirólisis en fase sólida,
recurriendo a precursores en forma de polvo (por ejemplo
dibutildifluoruro de estaño para formar óxido de estaño), en forma
líquida, por ejemplo disolviendo el precursor o precursores en un
disolvente, o en forma gaseosa. En este último caso, el precursor se
pone en forma gaseosa. Se puede tratar, por ejemplo, de
tetraortosilicato TEOS o de SiH_{4} para obtener óxido de
silicio. La pirólisis se puede efectuar directamente y de manera
continua sobre la banda de vidrio flotante caliente, depositándose,
luego, las capas siguientes ulteriormente sobre el vidrio, una vez
cortado, por una técnica a vacío del tipo de pulverización
catódica.
Los detalles y características ventajosos de la
invención se van a deducir de los ejemplos que siguen, no
limitativos, con ayuda de la figura 1.
Esta figura, muy esquemática, representa, en
corte, un sustrato rematado con un apilamiento
anti-reflejos de acuerdo con la invención (las
proporciones entre el espesor del sustrato y el de las capas no se
han respetado para facilitar la lectura). En realidad, cada una de
las caras del sustrato está provista con un apilamiento idéntico,
solamente se ha representado un apilamiento para más claridad. La
utilización de un revestimiento sobre cada una de las caras del
sustrato se ha efectuado sobre el conjunto de los ejemplos que
siguen.
Se precisa que en estos ejemplos, los depósitos
sucesivos de capas delgadas se realizan por pulverización catódica
reactiva asistida por campo magnético, pero se podrían realizar por
cualquier otra técnica a vacío o del tipo pirólisis que permita un
buen dominio de los espesores de capas obtenidos.
Los sustratos sobre los que se depositan los
revestimientos anti-reflejos son sustratos de
vidrio silico-sodocálcico transparente del tipo
Planilux y de 3 a 6 mm de espesor, y especialmente 4 mm
La figura 1 representa el sustrato de vidrio 1
que está revestido, de acuerdo con un primer modo de realización,
sobre sus dos caras con un apilamiento 6 de cuatro capas que
comporta una alternancia de capas delgadas 2,4 de alto índice y de
capas delgadas 3,5 de bajo índice. Otro modo de realización
consiste en remplazar las dos primeras capas 2,3 con una capa 7 de
índice intermedio.
Ejemplo
comparativo
Este ejemplo utiliza un revestimiento de cuatro
capas compuesto de la secuencia siguiente:
vidrio/Nb_{2}O_{5}/SiO_{2}/Nb_{2}O_{5}/SiO_{2}
Las dos capas de Nb_{2}O_{5} de índice de
refracción de aproximadamente 2,3 se obtienen por pulverización
reactiva en presencia de oxígeno a partir de blancos de niobio, las
dos capas de SiO_{2} de índice de refracción de aproximadamente
1,47 se obtienen por pulverización reactiva en presencia de oxígeno
a partir de blancos de silicio dopado con boro o con aluminio.
La Tabla 1 de más abajo presenta el espesor
geométrico, en nanómetros, de cada una de las capas del
apilamiento, numeradas con referencia a la figura 1.
Ejemplo
comparativo
Nb_{2}O_{5} (2) | 12 |
SiO_{2} (3) | 38 |
Nb_{2}O_{5} (4) | 120 |
SiO_{2} (5) | 87 |
Ejemplo
comparativo
Antes del tratamiento térmico | Después del tratamiento térmico | |
R_{L} | 0,7 | 0,5 |
a* _{(R)} | -2,8 | 3,5 |
B* _{(R)} | 0,0 | -2 |
L* _{(R)} | 6,5 | 5 |
Este ejemplo utiliza un revestimiento
anti-reflejos de tres capas, según la secuencia
siguiente:
Vidrio/SiO_{x}N_{y}/Nb_{2}O_{5}/SiO_{2}
Las dos últimas capas están fabricadas como las
capas de Nb_{2}O_{5} y SiO_{2} de los ejemplos precedentes.
La primera capa se obtiene por pulverización catódica reactiva en
presencia de una atmósfera de O_{2}/N_{2} a partir de un blanco
de silicio dopado con aluminio o boro.
La capa de SiO_{x}N_{y} tiene un índice de
refracción de aproximadamente 1,75. La Tabla 5 de más abajo
presenta, para cada una de las tres capas, sus intervalos de
espesor geométrico preferidos, así como sus espesores precisos.
Ejemplo
1
Intervalo preferido | Espesor | |
SiO_{x}N_{y} (7) | 45 – 75 | 61 |
(55 - 65) | ||
Nb_{2}O_{5} (3) | 90 – 130 | 104 |
(100 - 110) | ||
SiO_{2} (4) | 70 – 100 | 86 |
(80 - 90) |
El sustrato es apto para soportar el mismo tipo
de tratamiento térmico que el experimentado en los ejemplos
precedentes, sin modificación notable de su aspecto en
reflexión.
Se ve que:
- \bullet
- los revestimientos anti-reflejos de acuerdo con la invención confieren a los sustratos de vidrio, valores de reflexión luminosa muy débiles, inferiores a 1% (a comparar con la reflexión luminosa de aproximadamente 8% que tendrían estos mismos sustratos sin revestimiento),
- \bullet
- su color en reflexión es, igualmente, muy neutra, especialmente en los azules-verdes atenuados en lo que se refiere al ejemplo 1, lo que es una tonalidad estética, buscada realmente, especialmente para las láminas de vidrio que equipan edificaciones,
- \bullet
- sus características ópticas no se modifican, o muy poco, cuando los sustratos se someten a un tratamiento a alta temperatura, y muy particularmente su aspecto en reflexión.
Así, la variación en el valor de R_{L},
representado por \DeltaR_{L}, es mínima, inferior a 0,3% y del
orden de 0,1%. Y lo que todavía puede ser más importante, es que su
colorimetría favorable en reflexión se mantiene: la variación del
factor a*, representado por \Deltaa*, es en valores absolutos
inferior a 2,0, y especialmente a 1,35. La variación del factor b*,
representado por \Deltab* es del mismo orden.
Esto no es el caso del ejemplo comparativo 1. Si
se observa la Tabla 2 se comprueba, en efecto, que el tratamiento
térmico modifica notablemente el aspecto en reflexión del
sustrato: en el ejemplo de acuerdo con la invención, la tonalidad
azul-verde se mantenía, mientras que en este ejemplo
comparativo, el color en reflexión cambia del verde al
malva/violeta, tonalidad poco apreciada desde el punto de vista
estético. Este cambio de color es perfectamente observable por un
observador: si se calcula para este ejemplo comparativo, el valor
de \DeltaE definido precedentemente, se llega a un valor de
aproximadamente 7,7, valor que corresponde a la región de
sensibilidad del ojo humano.
Las razones de este cambio de aspecto son que la
primera capa de óxido de niobio, es decir la más cercana al vidrio,
experimenta bajo el efecto de difusión de los iones sodio, Na*, a
alta temperatura, una modificación estructural muy importante: se
transforma en un compuesto mixto con sodio y niobio que no presenta
ya ninguna de las propiedades del óxido de partida.
Pasaría lo mismo con el óxido de volframio o de
bismuto, siendo el óxido de volframio bien conocido por colorearse
fuertemente por inserción de iones sodio.
La invención, permite, pues, establecer un
compromiso, conservando en sus apilamientos
anti-reflejos de los óxidos del tipo
Nb_{2}O_{5}, WO_{3}, CeO_{2}, ó Bi_{2}O_{3} sensibles a
los iones alcalinos, pero previendo aislarlos del vidrio mediante
capas "pantalla" adaptadas, esto a fin de fabricar láminas de
vidrio que se pueden endurecer, curvar o templar sin temor, después
del depósito de los apilamientos.
Claims (21)
1. Sustrato de vidrio (1) que comprende en, al
menos una de sus caras un revestimiento
anti-reflejos (6) fabricado con un apilamiento de
capas delgadas de material dieléctrico de índices de refracción
alternativamente altos y bajos, caracterizado porque dicho
apilamiento comprende una o varias capas (4) susceptible(s)
de deterioro por contacto con iones alcalinos, de alto índice y a
base de óxido de niobio Nb_{2}O_{5}, de óxido de volframio
WO_{3}, de óxido de bismuto Bi_{2}O_{3}, de óxido de cerio
CeO_{2}, o de óxidos de valencias múltiples, y porque a fin de
prevenir la modificación de las propiedades ópticas de dicho
revestimiento (6) en caso de que dicho sustrato (1) se someta a un
tratamiento térmico del tipo temple, curvatura, o recocido,
la(s) capa(s) (4) del apilamiento
susceptible(s) de deterioro por contacto con iones alcalinos
del tipo de iones sodio está(n) separada(s) de dicho sustrato
(1) por, al menos una capa que forma parte del revestimiento
anti-reflejos (6) y que hace de "pantalla" a
la difusión de los iones alcalinos, siendo dicha capa
"pantalla" una capa de alto índice del apilamiento o que
sustituye a la primera secuencia de capas de índice alto y bajo,
presentando un índice de refracción intermedio.
2. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque las capas de material
dieléctrico, dichas de bajo índice (3,5) tienen un índice de
refracción comprendido entre 1,35 y 1,70, especialmente entre 1,38
y 1,65 y porque las capas de material dieléctrico, dichas de índice
alto (2,4) tienen un índice de refracción de, al menos 1,80,
especialmente comprendido entre 1,80 y 2,60, y preferentemente entre
2,10 y 2,35.
3. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
capa "pantalla" es la primera capa (2) de índice alto del
apilamiento (6), y que preferentemente tiene un espesor óptico de
25 a 50 nm.
4. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
capa "pantalla" con índice alto es a base de nitruro de silico
Si_{3}N_{4} o de nitruro de aluminio AlN.
5. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
revestimiento anti-reflejos (6) comprende dos
secuencias sucesivas de capas de índices altos y bajos,
comprendiendo la primera secuencia (2, 3) la capa "pantalla",
comprendiendo la segunda secuencia (4, 5) una capa de óxido de
niobio, o de óxido de bismuto o de óxido de volframio, especialmente
de aproximadamente 240 a 290 nm de espesor óptico, y una capa de
índice bajo del tipo SiO_{2} o mezcla de óxidos de silicio y de
aluminio, y especialmente de 120 a 150 nm de espesor óptico.
6. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque la segunda secuencia
(4, 5) comprende una capa "global" de alto índice, formada con
una superposición de capas de índice alto, especialmente dos o
tres, de las cuales, al menos una capa de óxido de niobio, de
bismuto o de volframio.
7. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la capa
"pantalla" (7) sustituye a la primera secuencia (2, 3) de
capas de índices altos y bajos y presenta un índice de refracción
intermedio comprendido entre 1,7 y 1,8 y preferentemente un espesor
óptico de 80 a 120 nm.
8. Sustrato de vidrio de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1, 2 ó 7, caracterizado porque la capa
"pantalla" (7) de índice intermedio es a base de una mezcla de
óxidos de silicio y de estaño, de silicio y de zinc, de silicio y
de titanio o incluso a base de oxinitruro de silicio.
9. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque el revestimiento
anti-reflejos (6) comprende la secuencia
SiO_{x}N_{y}/Nb_{2}O_{5}/SiO_{2}.
10. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos una de las capas de bajo índice, del apilamiento
anti-reflejos (6) es a base de una mezcla de óxido
de silicio y de óxido de aluminio, y especialmente la última capa
(5) del apilamiento.
11. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
comprende un revestimiento anti-reflejos (6) sobre
cada una de sus caras.
12. Sustrato de vidrio (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
presenta una reflexión luminosa R_{L} de, como máximo 2%, y
especialmente como máximo 1% y un color azul o
azul-verde en reflexión, con variaciones de R_{L}
de, como máximo 0,3%, y especialmente de, como máximo 0,1% y
variaciones de a* y b* en reflexión, de como máximo 2, y
especialmente de, como máximo 1,5 después de tratamiento térmico del
tipo curvatura, temple o recocido.
13. Lámina de vidrio monolítica, estratificada o
múltiple, con láminas de gas intercala(es),
caracterizada porque incorpora el sustrato (1) con
revestimiento anti-reflejos (6) de acuerdo con una
de las reivindicaciones precedentes.
14. Lámina de vidrio de acuerdo con la
reivindicación 13, caracterizada porque tiene una función
anti-solar, de seguridad,
anti-fractura, anti-acústica, o de
protección contra el fuego.
15. Lámina de vidrio de acuerdo con la
reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque sobre el
sustrato (1) provisto del revestimiento
anti-reflejos (6) o sobre, al menos uno de los otros
sustratos constitutivos de dicha lámina de vidrio, está depositada
una capa (o un apilamiento de capas) con función
anti-solar, absorbente,
anti-ultravioleta, anti-estáticas,
poco emisora, calefactora o anti-suciedad, o
incluso una capa orgánica hidrófoba con función
anti-lluvia o hidrófila con función
anti-vaho, o incluso una capa de azogue con función
de espejo.
16. Lámina de vidrio de acuerdo con la
reivindicación 13, 14 ó 15, caracterizada porque el sustrato
(1) provisto con revestimiento anti-reflejos (6) ó,
al menos uno de los otros sustratos constitutivos de dicha lámina
de vidrio, ha experimentado un tratamiento de superficie del tipo
esmerilado, o está impreso o serigrafiado.
17. Lámina de vidrio de acuerdo con una de las
reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque el sustrato
(1) provisto con revestimientos anti-reflejos (6) ó,
al menos uno de los otros sustratos constitutivos de dicha lámina
de vidrio es de vidrio extra-transparente, o de
vidrio teñido en la masa, o templado, o reforzado, o curvado, o
doblado, o que filtra los ultravioletas.
18. Lámina de vidrio de acuerdo con una de las
reivindicaciones 13 a 17, caracterizada porque comprende una
estructura estratificada que comprende dos sustratos de vidrio
asociados por una hoja de polímero de ensamblaje del tipo
poli(vinilbutiral), estando al menos uno de los sustratos, y
preferentemente los dos, sustratos, provistos con un revestimiento
anti-reflejos (6), preferentemente en la cara
exterior, y especialmente según la secuencia:
revestimiento anti-reflejos
(6)/vidrio/PVB/vidrio/revestimiento anti-reflejos
(6).
19. Lámina de vidrio de acuerdo con la
reivindicación 18, caracterizada porque los sustratos están
curvados o templados, a fin de constituir una lámina de vidrio para
automóvil, y especialmente un parabrisas.
20. Aplicación de los sustratos (1) al
revestimiento anti-reflejos (6) de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 12 o de las láminas de vidrio de
acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 19 a la fabricación de
láminas de vidrio interiores o exteriores de edificios, o de
vidrios de protección de objetos del tipo de cuadros, láminas de
vidrio para automóviles del tipo parabrisas estratificado, de
espejos, de pantallas anti-deslumbramiento para
ordenadores, de vidrio decorativo, de escaparate, de muebles de
vidrio del tipo mostrador de tienda o escaparate refrigerado.
21. Procedimiento de fabricación del sustrato de
vidrio (1) con revestimiento anti-reflejos (6) de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado porque se deposita(n) la(s)
primera(s) capa(s) del revestimiento por pirólisis de
precursores adaptados, en especial directamente sobre la cinta de
vidrio flotado, y porque se depositan las capas siguientes mediante
una técnica de depósito a vacío del tipo de pulverización catódica,
una vez cortado el vidrio.
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