JP2011518096A - 複数の温度特性を有する積層体が設けられた基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主要面に、特に銀又は銀を含有する金属合金に基づく赤外および/又は太陽放射での複数の反射特性を有する金属機能層(40)、およびそれぞれが任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした窒化ケイ素に基づく少なくとも1つの誘電層(22、64)を有する2つの反射防止被覆膜(20、60)を含む複数の薄層からなる積層体が設けられ、2つの反射防止被覆膜(20、60)の間に前記機能層(40)が配置されている透明基板(10)であって、前記上層の反射防止被覆膜の光学的厚さe60(nm)が、e60=5×e40+α[式中、e40は機能層の光学的厚さ(nm)で、13≦e40≦25、好適には14≦e40≦18そしてαは25±15の数字である。]であることを特徴とする、前記基板。
【選択図】図1
Description
さらに、これらのタイプのガラスは、例えば熱ガラス又はエレクトロクロミックガラスのような特定の機能を有するガラスに組み入れられ得る。
それゆえ、このタイプの積層体では、機能層が、それぞれが窒化物系および特にケイ素又はアルミニウムの窒化物あるいは酸化物からなる誘電材料で構成されている、通常いくつかの層を有する2つの反射防止被覆膜の間に位置される。光学的観点からは、金属機能層が含むこれらの被覆膜の目的は、この金属機能層を「反射防止」にすることである。
ガラスの太陽光因子は、全入射太陽光エネルギーに対する建物に入りこのガラスを通る全エネルギーの割合である。
当業者であれば、複数の薄層からなる積層体を二重ガラスの面2に(建物に入る太陽光の入射方向を考慮するときは建物の最も内側のガラス板上に、そしてガス層へ向ったその面に)位置させることが太陽光因子を低下させ、それゆえ選択性を増加させるということを理解するかも知れない。
上記の例の文脈の範囲内で、ほぼ1.35程度の選択性を得ることは可能である。
さらに、この解決策は、特に反射での、その中でも赤ではない受け入れられる着色を得ることを可能とする。
しかしながら、積層体の複雑さと堆積される材料の量の理由から、いくつかの機能層を有するこれらの積層体は、機能性単層積層体よりも製造するためにコストがかかる。
他の重要な目的は、可視での低い光反射、特に反射での、その中でも赤ではない許容できる着色を有する一方で、低い放射率を有する機能性単層積層体を提供することである。
本発明の基板は、主要面に、特に銀又は銀を含有する金属合金に基づく赤外および/又は太陽放射での複数の反射特性を有する金属機能層、および各々が任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした窒化ケイ素に基づく少なくとも1つの誘電層を有する2つの反射防止被覆膜を含む複数の薄層からなる積層体であって、2つの反射防止層の間に前記機能層が配置され、一方で前記機能層が下層の反射防止被覆膜と機能層との間に配置された下側の遮断被覆膜上に任意的に堆積され、他方で前記機能層が機能層と上層の反射防止被覆膜との間に配置された上側の遮断被覆膜の下側に直接に任意的に堆積されていて、前記上層の反射防止被覆膜の光学的厚さe60(nm)が、e60=5×e40+α[式中、e40は機能層の幾何学的厚さ(nm)で、13≦e40≦25、そして好適には14≦e40≦18で、αは25±15の数字である。]であることを特徴とする、前記積層体が設けられている。
αは、光学的厚さ(nm)の定義の変数であり、好適には25±10の数字、あるいは25±5の数字である。
同様に、「下層の反射防止被覆膜の光学的厚さe20(nm)」とは、本発明の範囲内で、基板と金属機能層との間あるいは存在する場合は基板と下側の遮断被覆膜との間に配置されている被覆膜からなる誘電層又は全誘電層の全光学的厚さを意味すると理解される。
従来通り、屈折率、その結果として屈折率から得られる光学的厚さは、本明細書では550nmの波長で考慮される。
特定の変形において、下層の反射防止被覆膜は、窒化物、特に窒化ケイ素および/又は窒化アルミニウムに基づく少なくとも1つの誘電層および結晶化された上層の湿潤層と接していて、混合酸化物で作製された少なくとも1つの非結晶性平滑化層を含む。
特定の変形において、少なくとも1つのニッケルに基づく薄層、そして特に上側の遮断被覆膜の薄層は、好適には80質量%のNiおよび20質量%Crの量でクロムを含有する。
他の特定の変形において、少なくとも1つのニッケルに基づく薄層、そして特に上側の遮断被覆膜の薄層は、好適には50質量%のNiおよび50質量%のTi量でチタンを含有する。
前記下側の遮断被覆膜のニッケルに基づく薄層および/又は上側の遮断被覆膜のニッケルに基づく薄層は、存在するときは、好適には機能層と直接的に接している。
それゆえ、前記積層体は、好適には半化学量論的に堆積された最終層又は上塗り被覆膜、すなわち保護層を有し得る。この層は、堆積後の積層体中で基本的に化学量論的に酸化する。
この保護層は、好適には0.5〜10nmの厚さを有する。
また、ガラスは、ガラス/複数の薄層からなる積層体/1枚又は複数枚のポリマーシートの型の構造を有し得る。
本発明のガラスは、積層体が備わっている単一基板からなりながら、曲げおよび/又は焼き戻され得る。そしてそれは、「モノリシック」と呼ばれるガラスからなる。特に車両用のガラスを製造することを目的としてそれらが曲げられる場合、複数の薄層からなる積層体は、好適には少なくとも部分的に非平面状である面の上に位置している。
本発明のガラスがモノリス又は二重ガラス、三重ガラス若しくは合わせガラス型の多重である場合、積層体の堆積の前又は後に曲げられるか又は焼き戻しされ得る積層体を有する少なくとも1つの基板は、曲げられた又は焼き戻されたガラスから作製され得る。
また、本発明は、任意的に磁場によって促進される真空下での陰極スパッタリング型の技術による基板上への複数の薄層からなる積層体を堆積することからなる、本発明による基板の製造方法に関する。
しかしながら、前記積層体の第1の層又は複数の層が他の技術によって、例えば熱分解型の熱的分解技術によって堆積され得ることは排除されない。
さらに、本発明は、S≧1.4、又はS>1.4、あるいはS≧1.5、もしくはS>1.5の選択性(S)を有する二重ガラスを製造するための本発明による基板の使用法に関する。
従って、有利には、本発明は、多重ガラス構造、そして特に二重ガラス構造を有する機能性単層、今までは二重積層体のみが可能にしていた高選択性(S≧1.40)、低放射率(εN≦3%)および好ましい審美眼(TLvis≧60%、RLvis≦30%、反射での中間色)を有する、複数の薄層からなる積層体を製造することを可能とする。
本発明による機能性単層積層体は、同様の特性を有する機能性二重層積層体を有する積層体よりも製造コストが低い。
本発明の詳細および有利な特性は、下側の遮断被覆膜と上側の遮断被覆膜とさらに任意的な保護被覆膜が設けられた積層体を備えた本発明による機能性単層積層体を示す添付の図1を用いて説明される以下の非限定的実施例から明らかになるであろう。
加えて、以下のすべての実施例において、複数の薄層からなる積層体は、4mmの厚さを有するソーダ石灰ガラスで作製された基板10上に堆積される。
さらに、これらの実施例に対して、基板に熱処理が適用されるすべての場合において、アニーリングは、約620℃の温度で約8分間行われ、ついで曲げ又は焼き戻し熱処理をシミュレートするために外気中(約20℃)での冷却を続けた。
以下の各実施例に対して、二重ガラス組み立てのために、複数の薄層からなる積層体は、面3に、すなわち建物の面のガス層に向って入る太陽光の入射方向を考慮するときに建物の最も外側のシート上に、堆積された。
これら2つの反射防止被覆膜20、60の各々は、少なくとも1つの誘電層22、24、26;62、64、66を有する。
図1において、下側の反射防止被覆膜20が3つの反射防止被覆膜22、24および26を有すること、上側の反射防止被覆膜が2つの反射防止被覆膜62、64を有すること、そしてこの反射防止被覆膜60が、特に酸素が半化学量論的であり、特に酸化物に基づく任意的保護層66によって終了されることは留意される。
e60=5×e40+α(式1)
[式中、e40は機能層40の幾何学的厚さ(nm)で、13≦e40≦25、好適には14≦e40≦18であり、αは厚さ(nm)を示す数字(整数とは限らない)で、25−15〜25+15の範囲、すなわち10〜40の範囲である。]
である。
R口×e40 2−A<25×e40(式2)
[Aは数字(整数とは限らない)で580、又は500、あるいは450、若しくは420、さらには250、そして120である。]
である。
Rc×t2=ρ×t+Y
によって示されるFuchs−Sondheimer則に従う厚さによって決まる。
この式において、Rcはシート抵抗を示し、tは薄膜の厚さ(nm)を示し、ρは薄層を形成している材料の固有抵抗を示し、そしてYは接触面の領域での電荷担体の鏡面反射又は乱反射に相当する。本発明は、25Ω.nm程度の固有抵抗ρおよびYが600(nm)2Ω以下である電荷担体の反射の改善を得ることを可能とする。
非常に低いYの値は、例えば国際特許公開第2005−070540号に開示された技術を用いることによって得られ得る。
0.3≦E≦0.7、あるいは0.4≦E≦0.6(式3)
である。
先ず、すべて数のシミュレーションを行い(以下の実施例1、2および3)、そして複数の薄層からなる積層体を実際に堆積した(実施例4)。
以下の表1は、実施例1〜3の各層又は被覆膜の厚さ(nm)およびこれら実施例の主要な特性を示す。
- 光源D65を用いて測定した可視での光透過率TL(%)であるTLvis、
- 太陽光因子SF、
- 太陽光因子SFに対する可視での光透過率TLvisの比率である、S=TLvis/SFに相当する選択性S、および
- 複数の薄層からなる積層体が堆積されている主要面とは反対の基板側上の、光源D65を用いて測定したLABシステムでの反射での色彩aRg *およびbRg *
からなり、
光透過率TLvis、太陽光因子SFおよび選択性Sは二重ガラス構造4−16(Ar90%)−4で考慮されている。
実施例2を得るために、誘電体の厚さを変えずに積層体の銀の厚さを16nmまで増大させると、確認されたαの値はα=8で式(1)の範囲外である。太陽光因子の低減により選択性は非常に良いが、aRg *の高い値が示すように反射での赤色を示す点において製品は許容できない。
実施例3を得るために、上層の反射防止被覆膜60の厚さをα=25で式(1)を検証するように適合させることによって、適した審美学が見出され且つ選択性はS=1.48と良好である。
しかしながら、実施例4の文脈内では下側の遮断被覆膜30はなかった。
加えて、積層体構造において、下側の反射防止被覆膜20は下側の遮断被覆膜30の下側に直接的に堆積されていて且つ基板10と接しており、そして上側の反射防止被覆膜60は上側の遮断被覆膜50上に直接的に堆積されている。
表2は、実施例4の各層の幾何学的厚さ(nm)(光学的厚さではない)を示す。
窒化ケイ素の層22、64は、10質量%までアルミニウムをドープしたSi3N4で作製される。
さらに、この積層体は、焼き戻しされ得るという利点をさらに有している。
下層の反射防止被覆膜20の光学的厚さe20(nm)は63である。
光学的厚さの比率のE=e20/e60は0.6であり、それゆえに式(3)を立証している。
この表において、光学的特性は、
- 光源D65を用いて測定した可視での光透過率TL(%)であり、≧50%そしてさらに≧60%であるTLvis、
- 光源D65を用いて二重ガラスの外側で測定した可視での光反射RL(%)の、≦35%そしてさらに≦30%であるRLvis、
- 複数の薄層からなる積層体が堆積されている主要面とは反対の基板側上の、光源D65を用いて測定したLABシステムでの、わずかに青色の中間色である反射での色彩aRg *およびbRg *
- ≦50%そしてさらに≦45%である太陽光因子SF、
- ≧1.4そしてさらに≧1.5であるS=TLvis/SFの選択性S、
からなり、
光透過率TLvis、光反射率RLvis、太陽光因子SFおよび選択性Sは二重ガラス構造4−16(Ar90%)−4で検討されている。
加えて、25×e40=390で、且つR口×e40 2−580は4.064で充分390未満である。
さらに、この式(2)は、熱処理後に測定されたシート抵抗で立証される。
この実施例は、適した審美眼を保ちながら(TLvisが60%より大で、RLvisが30%未満でそして色彩が反射光で中間色である。)、銀で作製された単一機能性金属層を有する積層体を用いて、高選択性と低放射率とを組み合わせることが可能であることを示している。
従って、実施例4の積層体は、可視での光透過率の変化が5未満そしてさらに3未満であるので、本発明の意義の範囲内で焼き戻しされ得る積層体である。
さらに、本発明による積層体の機械的強度は保護層66の存在により非常に優れている。
加えて、実施例4の積層体の一般的な耐薬品性は概して良好である。
さらに、銀層の大きい厚さ(従って得られるシート抵抗の低さ)および優れた光学的特性(特に可視での光透過率)により、本発明による積層体を用いて被覆された基板を透明電極基板を得るために用いることが可能である。
本発明は、前記の説明において実施例として記載されている。特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を離れることなく、当業者が本発明のいくつかの変形物を作り得ることは理解すべきである。
Claims (17)
- 主要面に、特に銀又は銀を含有する金属合金に基づく赤外および/又は太陽放射での複数の反射特性を有する金属機能層(40)、および各々が任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした窒化ケイ素に基づく少なくとも1つの誘電層(22、64)を有する2つの反射防止被覆膜(20、60)を含む複数の薄層からなる積層体が設けられていて、2つの反射防止被覆膜(20、60)の間に前記機能層(40)が配置され、前記機能層(40)が、一方で下層の反射防止被覆膜(20)と機能層(40)との間に配置された下側の遮断被覆膜(30)上に任意的に堆積され、他方で機能層(40)と上層の反射防止被覆膜(60)との間に配置された上側の遮断被覆膜(50)の下側に直接に任意的に堆積されている、透明基板(10)であって、前記上層の反射防止被覆膜の光学的厚さe60(nm)が、e60=5×e40+α[式中、e40は機能層(40)の光学的厚さ(nm)で、13≦e40≦25、さらに14≦e40≦18で、αは25±15の数字である。]であることを特徴とする、前記基板(10)。
- αが25±10の数字、あるいはαが25±5の数字であることを特徴とする請求項1に記載の基板。
- 前記機能層(40)のシート抵抗R口(オーム/スクエア)が、R口×e40 2−A<25×e40(式中、Aは580、又は500、あるいは450、もしくは420、さらには200、そして120の数字である。)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板(10)。
- 前記上層の反射防止被覆膜(60)の光学的厚さe60(nm)に対する前記下層の反射防止被覆膜(20)の光学的厚さe20(nm)の比Eが、0.3≦E≦0.7、又は0.4≦E≦0.6であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした窒化ケイ素に基づく前記誘電層(22、64)の各々が、下層の反射防止被覆膜(20)のうちの窒化ケイ素に基づく誘電層に対して5〜25nm、あるいは10〜20nmの物理的厚さを、そして上層の反射防止被覆膜(60)のうちの窒化ケイ素に基づく誘電層(64)に対して15〜60nm、あるいは25〜55nmの物理的厚さを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 下層の反射防止被覆膜(20)の基板から最も離れている最終層が、酸化物、特に任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした酸化亜鉛に基づく湿潤層(26)であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 前記下層の反射防止被覆膜(20)が、窒化物、特に窒化ケイ素および/又は窒化アルミニウムに基づく少なくとも1つの誘電層(22)および混合酸化物で作製された少なくとも1つの非結晶性平滑層(24)を含み、前記平滑層(24)が結晶化された上層の湿潤層(26)と接していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 前記下側の遮断被覆膜(30)および/又は上側の遮断被覆膜(50)が、0.4nm≦e≦1.8nmの幾何学的厚さeを有するニッケル又はチタンに基づく薄層を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の基板(10)。
- ニッケルに基づく少なくとも1つの薄層、そして特に上側の遮断被覆膜(50)のうちの薄層が、好適には80質量%のNiおよび20質量%のCr量でクロムを含有することを特徴とする請求項8に記載の基板(10)。
- ニッケルに基づく少なくとも1つの薄層、そして特に上側の遮断被覆膜(50)のうちの薄層が、好適には50質量%のNiおよび50質量%のTi量でチタンを含有することを特徴とする請求項8に記載の基板(10)。
- 前記下側の遮断被覆膜(30)および/又は上側の遮断被覆膜(50)が、複数の薄層からなる積層体が設けられている基板が積層体の堆積後に曲げおよび/又は焼き戻しの熱処理を受けなかった場合は、金属の形態で存在するニッケルに基づく、複数の薄層からなる積層体が設けられている基板が積層体の堆積後に曲げおよび/又は焼き戻しの熱処理の少なくとも1つを受けた場合は、前記合金が少なくとも部分的に酸化されている、少なくとも1つの薄層を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 前記下側の遮断被覆膜(30)のうちのニッケルに基づく薄層および/又は前記上側の遮断被覆膜(50)のうちのニッケルに基づく薄層が機能層(40)と直接的に接していることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の基板(10)。
- 上層の反射防止被覆膜(60)のうちの基板から最も離れている最終層が、酸化物に基づき、好適には半化学量論的に堆積されていて、そして特にチタン(TiOX)に基づくか又は亜鉛とスズとの混合酸化物(SnZnOX)に基づくことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の基板(10)。
- モノリスとして、又は二重ガラスあるいは三重ガラスもしくは合わせガラス型の多重ガラスに取り付けられて、任意的に少なくとも1つの他の基板を伴い、積層体を有する基板が任意的に曲げおよび/又は焼き戻しされている、請求項1〜13のいずれか1項に記載された少なくとも1つの基板(10)を組み込んでいるガラス。
- S≧1.4、又はS>1.4あるいはS≧1.5もしくはS>1.5の選択性Sを有する二重ガラスとして取り付けられていることを特徴とする請求項14に記載のガラス。
- 主要面に、特に銀又は銀を含有する金属合金に基づく赤外および/又は太陽放射での複数の反射特性を有する金属機能層(40)、およびそれぞれが任意にアルミニウムのような少なくとも1種の他の元素をドープした窒化ケイ素に基づく少なくとも1つの誘電層(22、64)を有する2つの反射防止被覆膜(20、60)を含む複数の薄層からなる積層体が設けられていて、2つの反射防止被覆膜(20、60)の間に前記機能層(40)が配置され、前記機能層(40)が、一方で下層の反射防止被覆膜(20)と機能層(40)との間に配置された下側の遮断被覆膜(30)上に任意的に堆積され、他方では機能層(40)と上層の反射防止被覆膜(60)との間に配置された上側の遮断被覆膜(50)の下側に直接に任意的に堆積されている、ガラス基板(10)の製造方法であって、前記上層の反射防止被覆膜(60)が、e60=5×e40+α[式中、e40は機能層(40)の幾何学的厚さ(nm)で、αは25±15の数字である。]の光学的厚さe60(nm)で堆積することを特徴とする前記基板(10)、特に請求項1〜13のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
- S≧1.4又はS>1.4あるいはS≧1.5もしくはS>1.5の選択性(S)を有する二重ガラスを製造するための、又は熱ガラスあるいはエレクトロクロミックガラスのもしくは照明装置のあるいは表示装置の又は太陽電池の透明電極を製造するために請求項1〜13のいずれか1項に記載の基板の使用法。
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