JP7184786B2 - 窒化チタン及びｉｔｏ系ｉｒ反射層を有する熱処理可能なコーティングされた物品 - Google Patents

窒化チタン及びｉｔｏ系ｉｒ反射層を有する熱処理可能なコーティングされた物品 Download PDF

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Description

本発明は、少なくとも誘電体層の間に挟まれる可能性がある２つ以上の機能性赤外線（ＩＲ）反射層を含むコーティングされた物品、及び／又はその作製方法に関する。例示的実施形態では、ＩＲ反射層のうちの少なくとも１つは、窒化チタン（例えば、ＴｉＮ）であるか、又はそれを含み、ＩＲ反射層のうちの少なくとも別の層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であるか、又はそれを含む。コーティングは、コーティングされた物品が、次のうちの１つ以上を実現するように設計されてもよい：赤色すぎない望ましいガラス側反射可視呈色（例えば、－８～＋１．６のガラス側反射ａ＊色値（単数又は複数））、望ましくは低日射熱取得率（ＳＨＧＣ）、望ましい可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、望ましくは低フィルム側可視反射率、熱焼戻しなどのオプションの熱処理（ＨＴ）時の熱安定性、望ましくは低垂直放射（Ｅｎ）、及び／又は望ましくは高光対日射取得比（ＬＳＧ）。そのようなコーティングされた物品は、モノリシック窓、絶縁ガラス（ＩＧ）窓ユニット、積層された窓、及び／又は他の適切な用途の状況によって使用され得る。
低い太陽光因子（Low solar factor、ＳＦ）及び日射熱取得率（solar heat gain coefficient、ＳＨＧＣ）値は、いくつかの用途、特に暖かい天候の気候で所望される。ＥＮ規格４１０に従って計算される太陽光因子（ＳＦ）は、窓ガラスなどを通して部屋に入る総エネルギーと入射太陽光エネルギーとの間の比に関する。したがって、低ＳＦ値は、窓／ガラスによって保護されている部屋などの望ましくない温熱に対して、優れた太陽光からの保護を示すことが理解されるであろう。低ＳＦ値は、コーティングされた物品（例えば、ＩＧ窓ユニット）を示し、それは、高温な周囲条件期間である夏の数ヶ月間、部屋をかなり涼しく保つことが可能である。
したがって、高温環境では、低ＳＦ値が望ましい場合がある。高光対太陽利得（ＬＳＧ）値もまた望ましい。ＬＳＧはＴｖｉｓ／ＳＨＧＣとして計算される。ＬＳＧ値が高いほど、透過される可視光がより多くなり、コーティングされた物品によって透過される熱量が少なくなる。低いＳＦ及びＳＨＧＣ値、並びに高いＬＳＧ値は、ＩＧ窓ユニット及び／又はモノリシック窓などのコーティングされた物品に望ましい場合があるが、そのような値の達成は、呈色及び／又は反射率の値を犠牲にすることにより得ることができる。特に、低ＳＨＧＣ値を達成する従来の試みは、多くの場合、望ましくない低いＬＳＧ値及び／又はコーティングの望ましくない可視呈色をもたらした。特に、深く着色されていないガラス基材を使用することが所望される場合、窓用途のコーティングされた物品で許容可能な可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、望ましいガラス側反射呈色（例えば、望ましいａ＊及びｂ＊ガラス側反射色値）、低ＳＨＧＣ、望ましくは低フィルム側の可視反射率、及び高ＬＳＧの組み合わせを達成することが、多くの場合望ましいが、困難である。
ＳＦ（Ｇ－因子、ＥＮ４１０－６７３ ２０１１）及びＳＨＧＣ（ＮＦＲＣ－２００１）値は、全スペクトル（Ｔｖｉｓ、Ｒｇ及びＲｆ）から計算され、典型的にはＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ １０５０などの分光光度計で測定される。ＳＦ測定は、モノリシックコーティングされたガラス上で行われ、計算された値は、モノリシック、ＩＧ、及び積層用途に適用することができる。
窓用の銀系低Ｅ（低放射率）コーティングは、当該技術分野において既知である。しかしながら、銀は特に耐久性がなく、例えば水分に曝された場合に容易に腐食する恐れがある。したがって、銀ベースの低Ｅコーティングは、モノリシック窓などのモノリシック用途には望ましくなく、また、典型的には、銀ベースの低Ｅコーティングの耐久性の問題のために、複数の窓ガラスを含むＩＧ窓ユニットで使用される。
日射調整コーティングは、当該技術分野において既知である。例えば、ガラス／Ｓｉ３Ｎ４／ＮｉＣｒ／Ｓｉ３Ｎ４／ＮｉＣｒ／Ｓｉ３Ｎ４の層積層体を有する日射調整コーティングは、当該技術分野において既知であり、ＮｉＣｒ層は窒化されてもよい。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許文献第２０１２／０１７７８９９号を参照されたい。米国特許文献第２０１２／０１７７８９９号の層積層体は、妥当な日射調整を提供し、全体的に良好なコーティングであるが、ある点において欠如している。米国特許第‘８９９号の段落００２５～００２６の実施例１、４及び５におけるガラス側反射ａ＊値（ＲＧＹ下のａ＊）は、それぞれ－１７．８、－１５．９５、及び＋２．２２であり、実施例１及び４におけるガラス側可視反射率値（ＲＧＹ）は、それぞれ３６％及び３６．８７％である。米国特許第‘８９９号の実施例１及び４は、ガラス側可視反射率（ＲＧＹ）値がそれぞれ３６％及び３６．８７％と高すぎるため、並びにガラス側反射ａ＊値はそれぞれ－１７．８及び－１５．９５と負でありすぎるため、望ましくない。また、実施例５でＲＧＹが１５．８２％に低下したとき、これは結果として、実施例５のガラス側反射ａ＊色値が＋２．２２の値で赤色になりすぎる。したがって、米国特許第‘８９９号に記載のコーティングは、許容可能な可視反射率値とガラス側反射ａ＊呈色値との組み合わせを達成することができなかった。
特定の既知の日射調整コーティングは、ＩＲ反射層としてＮｂＮ、ＮｂＺｒ、又はＮｂＺｒＮを使用する。例えば、米国特許文献第２０１２／０１７７８９９号及び米国特許第８，２８６，３９５号を参照されたい。しかしながら、本発明者らは、驚くべきことに、ＩＲ反射層にこれらの材料ＮｂＮ、ＮｂＺｒ、又はＮｂＺｒＮのみを使用する日射調整コーティングは、所与のＩＲ反射層（単数又は複数）の厚さに対する垂直放射率（Ｅｎ）に関して欠如していることを見出した。所与のＩＲ反射層（単数又は複数）の厚さに関して、本発明者らは、このようなコーティングが、望ましくない高い垂直放射（Ｅｎ）値、望ましくない高いＳＨＧＣ値、及び／又は望ましくない低いＬＳＧ値を有することを見出した。
本発明の例示的実施形態によると、コーティングが、窓用途でコーティングされた物品に関して、許容可能な可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、望ましいガラス側反射呈色（例えば、望ましいａ＊及び／又はｂ＊反射色値）、望ましくは低フィルム側可視反射率、低エミッタンス／放射率、低ＳＨＧＣ、及び高ＬＳＧの組み合わせを有するように設計されていることが望ましい。
本発明の特定の例示的実施形態では、モノリシック窓用途などの特定の用途では、著しく赤色ではないガラス側反射呈色が所望される。換言すれば、モノリシック窓用途などの特定の用途では、負数又は＋１．６若しくは＋１．０以下のいずれかであるガラス側反射ａ＊色値が所望される（＋１．６よりも高いガラス側反射ａ＊値は、望ましくない赤色である）。このような反射ａ＊値は、例えば、ガラス側反射（ＲＧ［又は外側、又は外面］Ｙ）ａ＊値の文脈において特に望ましい。
本発明の特定の実施形態は、少なくとも透明な誘電体層の間に挟まれ得る２つ以上の機能性赤外線（ＩＲ）反射層を含むコーティングされた物品、及び／又はその作製方法に関する。誘電体層は、窒化ケイ素などであってもよく、又はこれを含んでもよい。特定の例示的実施形態では、ＩＲ反射層のうちの少なくとも１つは、窒化チタン（例えば、ＴｉＮ）であるか、又はそれを含み、ＩＲ反射層のうちの少なくとも別の層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であるか、又はそれを含む。驚くべきことに、また予想外に、所与の日射調整コーティングにおいて異なるＩＲ反射層のためのこれらの異なる材料の使用は（例えば、ＩＲ反射層の両方にＴｉＮを使用することとは対照的に）、窓用途において多くの場合、望ましい特性である改善されたガラス側反射ａ＊値及び／又は高ＬＳＧ値、並びに望ましくは低フィルム側可視反射率などの、光学系の改善を驚くほどもたらし、また、ＩＴＯの又はＩＴＯを含むＩＲ反射層の提供は、コーティングされた物品を所望の可視透過率値に対してより容易に調整することができるようにする一方、ＴｉＮの又はＴｉＮを含むＩＲ反射層は、垂直放射率、ＳＦ及び／又はＳＨＧＣ値を適度に低く保つことができることが見出された。本発明の実施形態によるコーティングは、熱焼戻しなどの任意のオプションの熱処理の前及び／又は後にコーティングされた物品が、次のうちの１つ以上を実現するように設計されてもよい：赤色すぎない望ましいガラス側反射可視呈色（例えば、－８～＋１．６の反射ａ＊色値（単数又は複数））、望ましくは低日射熱取得率（ＳＨＧＣ）、望ましい可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、望ましくは低フィルム側可視反射率、熱焼戻しなどのオプションの熱処理（ＨＴ）時の熱安定性、望ましくは低垂直放射率／エミッタンス（Ｅｎ）、及び／又は望ましくは高光対日射取得比（ＬＳＧ）。なお、ＳＨＧＣは、コーティングされていないガラスの場合、８０％の高さであってもよい。ＬＳＧ値が高いほど、エネルギー節約が大きくなる。そのようなコーティングされた物品は、モノリシック窓、絶縁ガラス（ＩＧ）窓ユニット、積層された窓、及び／又は他の適切な用途の状況によって使用され得る。
本発明の例示的実施例では、ガラス基材で支持されたコーティングを含むコーティングされた物品が提供され、このコーティングは、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層と、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む少なくとも第１のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第１の誘電体層と、ガラス基材上の、窒化ケイ素を含む少なくとも第１の誘電体層の上にわたってチタンの窒化物を含む第２の層ＩＲ反射層であって、そのため窒化ケイ素を含む第１の誘電体層が、少なくとも、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層と、チタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層との間に位置する、第２の層ＩＲ反射層と、ガラス基材上の、チタンの窒化物を含む少なくとも第２のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第２の誘電体層と、を含み、コーティングは、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、コーティングは、０．３０以下の垂直放射（Ｅｎ）値を有し、コーティングされた物品は、約１５～８０％の可視透過率と、１０％以下のフィルム側可視反射率と、約３０％以下のガラス側可視反射率と、－１０．０～＋１．６のガラス側反射ａ＊値と、少なくとも１．１０の光対日射取得比（ＬＳＧ）と、を有する。
本発明の例示的実施例では、ガラス基材で支持されたコーティングを含むコーティングされた物品が提供され、このコーティングは、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層と、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む少なくとも第１のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第１の誘電体層と、ガラス基材上の、窒化ケイ素を含む少なくとも第１の誘電体層の上にわたってチタンの窒化物を含む第２の層ＩＲ反射層であって、そのため窒化ケイ素を含む第１の誘電体層が、少なくとも、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層と、チタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層との間に位置する、第２の層ＩＲ反射層と、ガラス基材上の、チタンの窒化物を含む少なくとも第２のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第２の誘電体層と、を含み、コーティングは、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、コーティングは、０．３０以下の垂直放射（Ｅｎ）値を有し、コーティングされた物品は、約１５～８０％の可視透過率と、少なくとも１．１５の光対日射取得比（ＬＳＧ）と、を有する。
本発明の特定の例示的実施例では、ガラス基材で支持されたコーティングを含むコーティングされた物品が提供され、このコーティングは、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層と、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層の上にわたり、かつこれに直接接触している第１の誘電体層と、ガラス基材上の、第１の誘電体層の上にわたり、かつこれに直接接触している金属窒化物を含む第２の層ＩＲ反射層であって、そのため第１の誘電体層が、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層と、金属窒化物を含む第２のＩＲ反射層との間に位置し、かつこれらに直接接触している、第２の層ＩＲ反射層と、ガラス基材上の、金属窒化物を含む第２のＩＲ反射層の上にわたり、かつこれに直接接触している第２の誘電体層と、を含み、コーティングは、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、コーティングされた物品は、約１５～８０％の可視透過率を有する。特定の実施例では、金属窒化物は、チタン、ジルコニウム、ニオブなどの窒化物であってもよい。特定の実施例では、誘電体層のうちの１つ以上は、窒化ケイ素であってもよく、又は窒化ケイ素を含んでもよい。
したがって、本発明は、請求されるように、モノリシック窓ユニット、ＩＧ窓ユニット、積層された窓ユニット、及び上部にコーティングを有するガラス基材を含む任意の他の物品を包含する。モノリシック測定は、コーティングされた基材をＩＧ窓ユニット及び／又は積層された窓ユニットから除去し、次いでモノリシック測定を実行することによって行われてもよいことに留意されたい。所与のコーティングでは、ＳＦ及びＳＨＧＣ値は、同一のコーティングされた物品を有するＩＧ窓ユニットよりもモノリシック窓ユニットに対して著しく高くなることにも留意されたい。
本発明の例示的実施形態による、コーティングされたモノリシックの物品（熱処理されたもの又は熱処理されていないもの）の部分断面図である。
ここで添付の図面をより詳細に参照すると、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の部分を示す。
コーティング８は、窓用途などで使用するためのコーティングされた物品に関して、許容可能な可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、望ましいガラス側反射呈色（例えば、望ましいａ＊及びｂ＊反射色値）、低フィルム側可視反射率、低ＳＨＧＣ、及び高ＬＳＧの組み合わせを有するように設計されている。ＩＲ反射層（単数又は複数）が薄くなると可視透過率が上がるので、ＳＨＧＣなどのパラメータも増加し、また、Ｅｎは減少するであろう。このことは、例えば、所与の用途向けの所与のコーティングされた物品の所望される透過率に基づいている。例示的な用途としては、建築用窓、住宅用窓、モノリシック窓、自動車用窓、及び／又はＩＧ窓が挙げられる。
本発明の特定の実施形態は、ガラス基材１上にコーティング８を有するコーティングされた物品であって、このコーティングが、少なくとも透明な誘電体層２、４、６、７の間に挟まれ得る２つ以上の機能性赤外線（ＩＲ）反射層３及び５を含むコーティングされた物品、並びに／又はその作製方法に関する。誘電体層（単数又は複数）２及び／又は７などの透明な誘電体層の一部は、オプションであり、特定の例示的実施形態において提供される必要はない。誘電体層２、４、６は、好ましくは非晶質であり、好ましくは、ｋ≦０．１を有し、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、スズ酸亜鉛、酸化スズなどであってもよく、又はこれらを含んでもよい。酸化ジルコニウム若しくは任意の他の好適な材料の、又はこれらを含む透明な誘電体オーバーコート７は、オプションである。特定の例示的実施形態では、ＩＲ反射層のうちの少なくとも１つは、窒化チタン（例えば、ＴｉＮ）であるか、又はそれを含み、ＩＲ反射層のうちの少なくとも別の層は、ＩＴＯであるか、又はそれを含む。図１の実施形態では、上部ＩＲ反射層５は、窒化チタン（例えば、ＴｉＮ）であるか、又はそれを含み、下部ＩＲ反射層３はＩＴＯであるか、又はそれを含む。驚くべきことに、また予想外に、所与の日射調整コーティングにおいて異なるＩＲ反射層３及び５のためのこれらの異なる材料の使用は（例えば、ＩＲ反射層３及び５の両方にＴｉＮを使用することとは対照的に）、多くの場合、窓用途において望ましい特性である改善されたガラス側反射ａ＊値及び／又はより高いＬＳＧ値、などの、光学系の改善を驚くほどもたらし、また、ＩＴＯの又はＩＴＯを含むＩＲ反射３層の提供は、コーティングされた物品を所望の可視透過率値及び高ＬＳＧ値に対してより容易に調整することができるようにする一方、ＴｉＮ５の又はＴｉＮ５を含むＩＲ反射層は、ＩＲ反射材料の所与の厚さに対して望ましくは低垂直放射率及び／又はＳＨＧＣ値を提供することが見出された。本発明の実施形態によるコーティング８は、熱焼戻しなどの任意のオプションの熱処理の前及び／又は後にコーティングされた物品が、次のうちの１つ以上を実現するように設計されてもよい：赤色すぎない望ましいガラス側反射可視呈色（例えば、－８～＋１．６の反射ａ＊色値（単数又は複数））、望ましくは低日射熱取得率（ＳＨＧＣ）、望ましい可視透過率（ＴＹ又はＴｖｉｓ）、低フィルム側反射率、熱焼戻しなどのオプションの熱処理（ＨＴ）時の熱安定性、望ましくは低Ｅｎ、及び／又は望ましくは高光対日射取得比（ＬＳＧ）。本発明の例示的実施形態では、コーティング８は、Ａｇ又はＡｕを主体とするＩＲ反射層を含まない。
本発明の特定の例示的実施形態では、モノリシック窓用途などの特定の用途では、著しく赤色ではないガラス側反射呈色が所望される。換言すれば、モノリシック窓用途などの特定の用途では、負数又は＋１．６以下のいずれかであるガラス側反射ａ＊色値が所望される（＋１．６よりも高いガラス側反射ａ＊値は、望ましくない赤色である）。そのようなガラス側反射ａ＊値は、赤色すぎず、ガラス側反射（ＲＧＹ）ａ＊値の文脈において望ましい。
本発明の特定の例示的実施形態では、コーティングされた物品は、所望により、熱処理されてもよく、好ましくは、熱処理可能であるように設計される。本明細書で使用するとき、用語「熱処理（heat treatment）」及び「熱処理（heat treating）」は、物品を含むガラスの、熱焼戻し、熱屈曲、及び／又は熱強化を達成するのに十分な温度まで物品を加熱することを意味する。この定義は、例えば、コーティングされた物品を、オーブン又は炉内で、少なくとも約５８０℃、より好ましくは少なくとも約６００℃の温度で、焼戻し、曲げ、及び／又は加熱強化を可能にするのに十分な時間にわたって加熱することを含む。特定の例では、熱処理（ＨＴ）は、少なくとも約４分間又は５分間にわたって行われるものであり得る。コーティングされた物品は、本発明の異なる実施形態において熱処理されていても、されていなくてもよい。＞６００℃でのＨＴ（例えば、焼戻し）の代わりに、このコーティングはまた、例えば、３５０℃の低さでＨＴを活性化することによって所望の性能を達成することができる。例えば、３５０℃でのＨＴ後、ガラスは強化されず、所望のサイズに切断することができる。
図１は、本発明の例示的実施形態による、コーティングされた物品の断面図である。図１の実施形態では、日射調整コーティング８は、２つのＩＲ反射層３及び５、並びに透明な誘電体層２、４、６及び７を含む。コーティングされた物品は、少なくともガラス基材１（例えば、厚さ約１．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは厚さ４～８ｍｍの透明、緑色、青銅色、灰色、青色、又は青緑色ガラス基材であり、例のガラス基材の厚さは６ｍｍである）、透明な誘電体層２、４、６（例えば、窒化ケイ素［例えば、Ｓｉ３Ｎ４］、オキシ窒化ケイ素、窒化ケイ素ジルコニウム、若しくはいくつかの他の好適な誘電体であるか又はそれを含む）、及びＩＲ反射層３、５を含む。上部ＩＲ反射層５は、窒化チタン（例えば、ＴｉＮ、好ましくは化学量論的又は実質的に化学量論的な種類）であるか、又はそれを含み、下部ＩＲ反射層３は、導電性ＩＴＯであるか、又はそれを含む。上部ＩＲ反射層５は、本発明の特定の例示的実施形態において、ＴｉＮｘであるか、又はそれを含み、ここでｘは、好ましくは０．８～１．２、より好ましくは０．９～１．１であり、例の値は約１．０．である。これらの「ｘ」値は、例えば、「ｘ」が低すぎる場合と比較して、改善／低減されたエミッタンス値を提供する。窒化チタンは、例えば銀と比較して非常に耐久性があり、例えば銀と比較して水分誘導性の腐食に対してより耐性があることが見出された。驚くべきことに、また予期せぬことに、所与の日射調整コーティングにおける異なるＩＲ反射層３及び５のためのこれらの異なる材料の使用は（例えば、ＩＲ反射層３及び５の両方にＴｉＮを使用することとは対照的に）、本明細書で説明されるような驚くべき結果をもたらすことが見出された。ＩＲ反射層５は、特定の例においていくらか少量の酸素を含んでもよいが、ＩＲ反射層５は、酸素が８％以下、より好ましくは酸素が約５％以下、及び最も好ましくは特定の実施形態では酸素が約３％又は２％以下（原子％）など、酸素を実質的に含まないことが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、ＩＲ反射層５は窒化チタンであるか、又はそれを含むが、本発明の代替実施形態では、上部ＩＲ反射層５は窒化ジルコニウム及び／又は窒化ニオビウムなどの別の金属窒化物であり得る。コーティングされた物品は、所望により、酸化ジルコニウム（例えば、ＺｒＯ２）若しくはオキシ窒化ケイ素などの保護材料の、又はそれを含む透明な誘電体オーバーコート層７を含んでもよい。任意選択的に、任意の好適な化学量論のオキシ窒化ケイ素及び／若しくはオキシ窒化ジルコニウムケイ素の誘電体層又はそれらを含む誘電体層は、特定の例示的実施形態において、層積層体の上部にある層６と７との間に配置され、かつこれらに接触していてもよい。本発明の特定の例示的実施形態では、コーティング８は、Ａｇ若しくはＡｕの又はそれを主体とする金属ＩＲブロッキング層又は金属ＩＲ反射層を含まない。本発明の特定の例示的実施形態では、ＩＲ反射層３及び５は、少なくともいくつかのＩＲ放射を反射し、任意の他の金属又は金属系ＩＲ反射層に接触しない。特定の例示的実施形態では、各層がドーパントなどの他の材料を含むことが可能である。当然のことながら、本発明の特定の代替的実施形態では、上述した層以外の層も提供されてもよく、又は上述した層のうち一部の層が省略されてもよく、異なる材料が使用されてもよいということが理解されるであろう。例えば、本発明の特定の代替実施形態では、別の金属窒化物層５をＩＴＯの上方に追加することができる。
図１の全体的なコーティング８は、特定の例示的実施形態では少なくとも図示された層を含み、層２及び７は特にオプションである。なお、本明細書で使用する場合には、用語「酸化物」及び「窒化物」は、様々な化学量論比を含むことに留意されたい。例えば、窒化ケイ素（層２、４、６の１つ以上について）という用語は、化学量論的Ｓｉ３Ｎ４、並びに非化学量論的窒化ケイ素を含み、これらの層は、Ａｌ及び／又はＯなどの他の材料（単数又は複数）でドープされてもよい。図示された層は、マグネトロンスパッタリング、任意の他の種類のスパッタリング、又は本発明の異なる実施形態における任意の他の好適な技術を介して、ガラス基材１上に堆積されてもよい。他の層（単数又は複数）は、層２と層３との間、又は層３と層４との間、又は基材１と層２との間などの、図１に示される積層体内に提供されてもよいことに留意されたい。一般に、上述以外の層（単数又は複数）もまた、コーティングのどこか他の場所に設けられていてもよい。したがって、コーティング８又はコーティング８の層が、基材１の「上」に存在する、又は基材１によって（直接的又は間接的に）「支持されている」が、それ以外の層（単数又は複数）を、それらの間に設け得る。したがって、例えば、図１に示される層システム８及び層システム８の層は、それらの間に、他の層（単数又は複数）が設けられ得るとしても、基材１の「上」にあると見なされる（すなわち、本明細書で使用する場合、「～の上に存在する」及び「～によって支持される」という用語は、直接接触することには限定されない）。しかしながら、好ましい実施形態では、図１に示される直接接触が存在し得る。
本発明の特定の例示的実施形態では、誘電体層２、４、及び６はそれぞれ、１．７～２．５（５５０ｎｍで）、より好ましくは、特定の実施形態で、１．８～２．２、及び最も好ましくは、本発明の好ましい実施形態で、約２．０～２．０６の屈折率「ｎ」を有してもよい。これらの層２、４、６のうちの１つ、２つ、３つ、又は全ては、本発明の特定の例示的実施形態において、窒化ケイ素及び／若しくはオキシ窒化ケイ素であってもよく、又はこれらを含んでもよい。層２、４、６が窒化ケイ素（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）又はオキシ窒化ケイ素を含む本発明のこのような実施形態では、これらの層を形成するために使用されるＳｉを含むスパッタリングターゲットは、アルミニウム又はステンレス鋼（例えば、ＳＳ＃３１６）の最大１～２０重量％（例えば、８重量％）と混合されてもよいか、又は混合されなくてもよく、ほぼこの量がその後、形成される層に現れる。この量のアルミニウム及び／又はステンレス鋼（単数又は複数）であっても、そのような層は、依然として誘電体層と見なされる。特定の例示的実施形態では、ＩＲ反射層３及び５のそれぞれは、可能な熱処理（例えば、熱焼戻し、熱屈曲、及び／又は熱強化）中にＩＲ反射層への損傷を低減又は防止するために、それぞれの窒化物層（例えば、窒化ケイ素系層２、４、６）の間に提供されることにより、複数の視野角での熱処理に続いて予測可能な呈色が達成されることを可能にする。図１は、モノリシック形態の本発明の実施形態によるコーティングされた物品を例示するが、本発明の他の実施形態によるコーティングされた物品は、ＩＧ（絶縁ガラス）窓ユニットなどを含んでもよい。
図１の実施形態に戻ると、様々な厚さが、本明細書で論じる必要性の１つ以上のものと矛盾することなく使用され得る。本発明の特定の例示的実施形態によれば、ガラス基材１上の図１の実施形態のそれぞれの層のための例示的な厚さ（単位：オングストローム）及び材料は、望ましくは低ＳＨＧＣ値（単数又は複数）及び／又は望ましくは高ＬＳＧ値と組み合わせて所望の透過率、ガラス側反射呈色、及び可視反射率を実現するための特定の例示的実施形態では、以下のとおりである（層は、ガラス基材１に近い方から遠い方に向かう順序で挙げられている）。
Figure 0007184786000001
上記の表１は、熱焼戻しなどの任意のオプションの熱処理の前及び／又は後に、コーティングされた物品が、次のうちの１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は７つ全部を実現するように、例えば、コーティング８が設計されている実施形態に関する。赤色すぎない反射色などの望ましいガラス側反射可視呈色（例えば、－８～＋１．６の反射ａ＊色値（単数又は複数））、望ましくは低ＳＨＧＣ、望ましい可視透過率、低フィルム側可視反射率、熱焼戻しなどのオプションのＨＴ時の熱安定性、望ましくは低Ｅｎ、及び／又は望ましくは高ＬＳＧ。特定の例示的実施形態では、下部ＩＲ反射層５は、少なくとも５０オングストローム（Å）だけ、より好ましくは少なくとも１００Åだけ、上部ＩＲ反射層より物理的に厚くてもよい。本発明の特定の例示的実施形態では、上部の誘電体層６は、中心誘電体層４よりも、少なくとも５０オングストローム（Å）、より好ましくは少なくとも１００Åだけ、また時として少なくとも１５０Åだけ物理的に厚くなっている。
熱焼戻しなどの任意のオプションの熱処理（ＨＴ）の前及び／又は後に、本発明の特定の例示的実施形態では、図１の実施形態によるコーティングされた物品は、以下のように表２に示す色／光学特性を有する（モノリシックに測定）。下付き文字「Ｇ」はガラス側反射を表し、下付き文字「Ｔ」は透過性を表し、下付き文字「Ｆ」はフィルム側反射を表すことに留意されたい。当該技術分野において既知であるように、ガラス側（Ｇ）は、コーティングされた物品のガラス側（層／フィルム側に対して）から見た場合を意味する。フィルム側（Ｆ）は、コーティングが施されたコーティングされた物品の側面から見た場合を意味する。以下の表２の特性は、Ｃ光源、２度視野に従うものであり、本明細書のＨＴコーティングされた物品及び非ＨＴコーティングされた物品に適用可能である。ガラス側反射呈色は、本発明の様々な例示的実施形態では、コーティングされた物品が、中間色、青緑色、又は黄緑色に見えるようなものであり得る。
Figure 0007184786000002
あくまで一例として、本発明の例示的実施形態を表す実施例１、並びに（as well we）比較例（ＣＥ）１～５を以下に記載する。
実施例
比較例（ＣＥ）１～４及び実施例１～２は、厚さ４ｍｍの透明ガラス基材上にモデル化されたスパッタ堆積させた（全ての実施例として）層積層体であった。また、ＣＥ５は、厚さ４ｍｍの緑色ガラス基材上にモデル化された層積層体であった。光学測定は、モノリシックな測定値である。ＣＥ１～５及び実施例１～２の光学データは、Ｃ光源、２度視野に従うものである。窒化ケイ素層を、約８％のＡｌでドープした。ＴｉＮ層は、ほぼ化学量論的であった。層厚さは、オングストローム（Å）を単位としている。以下の表４の「Ｌ」は、層を表す（例えば、Ｌ２は図１に示される層２を意味し、Ｌ３は図１に示される層３を意味するなど）。以下に、実施例１～２の層３のＩＴＯの使用が、ＣＥ１～５中の層３のＴｉＮ又はＮｉＣｒの使用と比較して予想外に改善された光学素子をもたらしたことが示されるだろう。
Figure 0007184786000003
熱焼戻し（ＨＴ）後にモノリシックに測定したところ、ＣＥは以下の特性を有した。
Figure 0007184786000004
本発明の実施例による実施例１～２は、以下の層積層体を有した。層厚さは、オングストローム（Å）を単位としている。
Figure 0007184786000005
ＨＴ後にモノリシックに測定したところ、実施例１～２は以下の特性を有した。
Figure 0007184786000006
ＩＲ反射層の両方にＴｉＮｘを使用する代わりに、ＩＲ反射層にＩＴＯ及びＴｉＮｘを使用する利点は、改善されたＥｎ値及び／又はＬＳＧ値（単数又は複数）などの改善された熱性能である。これを上記表に示す。ＣＥ１～５（表３～４）と実施例１～２（表５～６）とを比較することにより、層３に対する実施例１～２でのＩＴＯの使用（ＣＥ１～５におけるＴｉＮ又はＮｉＣｒの代わりに）が、予想外の結果を提供したと見ることができる。例えば、ＣＥ１、４及び５のＬＳＧ値は全て、望ましくない１．０未満であった。また、ＣＥ２及び３のＬＳＧ値はより許容可能であったが、依然として低く、１．０１及び１．１４では、これらのＣＥ２及び３は、他のＣＥと共に、１０．８％以上の望ましくない高いフィルム側反射率を有した。また、ＣＥ３は、０．３６の望ましくない高い垂直放射／放射率（Ｅｎ）を有した。これは、十分なＩＲがコーティングによってブロックされないことを意味する。したがって、例えば、全てのＣＥは、望ましくない高いフィルム側反射率値を有し、大多数は、望ましくない低いＬＳＧ値を有した。比較例（ＣＥ）は、望ましくは低いフィルム側の可視反射率及び望ましくは高いＬＳＧと組み合わされた、十分に低い垂直放射／放射率（Ｅｎ）を有さない。
実施例１で層３に対するＩＴＯの使用（ＣＥ１～５におけるＴｉＮ又はＮｉＣｒの代わりに）は、予想外に、フィルム側可視反射率値（vales）を、より許容可能かつ審美的に満足のいく２．２％及び２．６％に低減し、驚くべきことに、ＬＳＧ値を１．２５及び１．３０に増加させ、これは有意なエネルギー節約を意味する。更に、層５に対するＴｉＮ、及び層３に対するＩＴＯの使用によって、垂直放射（Ｅｎ）を０．３０以下、より好ましくは０．２５以下、及び最も好ましくは０．２２以下の許容範囲内に維持できるようになる。
本発明の例示的実施例では、ガラス基材で支持されたコーティングを含むコーティングされた物品が提供され、このコーティングは、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層と、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む少なくとも第１のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第１の誘電体層と、ガラス基材上の、窒化ケイ素を含む少なくとも第１の誘電体層の上にわたってチタンの窒化物を含む第２の層ＩＲ反射層であって、そのため窒化ケイ素を含む第１の誘電体層が、少なくとも、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層と、チタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層との間に位置する、第２の層ＩＲ反射層と、ガラス基材上の、チタンの窒化物を含む少なくとも第２のＩＲ反射層の上にわたって窒化ケイ素を含む第２の誘電体層と、を含み、コーティングは、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、コーティングは、０．３０以下の垂直放射（Ｅｎ）値を有し、コーティングされた物品は、約１５～８０％の可視透過率と、１０％以下のフィルム側可視反射率と、約３０％以下のガラス側可視反射率と、－１０．０～＋１．６のガラス側反射ａ＊値と、少なくとも１．１０の光対日射取得比（ＬＳＧ）と、を有する。
前項のコーティングされた物品では、コーティングは、場合によっては２つのＩＲ反射層のみを含む。
前２項のいずれかのコーティングされた物品では、窒化ケイ素を含む第１の誘電体層は、第１のＩＲ反射層と第２のＩＲ反射層との間に位置し、これらに直接接触してもよい。
前３項のいずれかのコーティングされた物品では、チタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層は、ＴｉＮｘを含んでもよく、ここでｘは０．８～１．２、より好ましくは０．９～１．１である。
前４項のいずれかのコーティングされた物品では、第２のＩＲ反射層は、０～８％の酸素（原子％）、より好ましくは０～５％の酸素（原子％）を含有してもよい。
前５項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングは、ガラス基材と第１のＩＲ反射層との間に位置し、これらに接触する窒化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素を含む別の誘電体層を更に含んでもよい。
前６項のいずれかのコーティングされた物品では、第２のＩＲ反射層は、チタンの窒化物から本質的になってもよい。
前７項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングは、ジルコニウムの酸化物を含むオーバーコートを更に含んでもよい。
前８項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、約２０～７０％の可視透過率、及び／又は少なくとも１．１５の光対日射取得比（ＬＳＧ）を有してもよい。
前９項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、少なくとも１．２２の光対日射取得比（ＬＳＧ）を有してもよい。
前１０項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、８％以下、より好ましくは５％以下のフィルム側可視反射率を有してもよい。
前１１項のいずれかのコーティングされた物品では、ガラス基材は透明なガラス基材であってもよい。
前１２項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、－８～＋１．０のガラス側反射ａ＊値、及び／又は－９～＋９のフィルム側反射ａ＊値を有してもよい。
前１３項のいずれかのコーティングされた物品では、窒化ケイ素を含む誘電体層のうちの１つ以上は、酸素を更に含んでもよく、かつ／又はアルミニウムでドープされてもよい。
前１４項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品はモノリシック窓であってもよい。
前１５項のいずれかのコーティングされた物品では、モノリシックに測定したコーティングされた物品は、０．５２以下、より好ましくは０．４５以下、及び最も好ましくは０．４２以下のＳＨＧＣ値を有してもよい。
前１６項のいずれかのコーティングされた物品では、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層は、１００～１，０００Åの厚さであってもよく、かつ／又はチタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層は、５０～４５０Åの厚さであってもよい。
前１７項のいずれかのコーティングされた物品では、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層は、２５０～４５０Åの厚さであってもよく、かつ／又はチタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層は、１３０～３００Åの厚さであってもよい。
本発明の例示的実施例では、ガラス基材で支持されたコーティングを含むコーティングされた物品が提供され、このコーティングは、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層と、ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層の上にわたり、かつこれに直接接触している第１の誘電体層と、ガラス基材上の、第１の誘電体層の上にわたり、かつこれに直接接触している金属窒化物を含む第２の層ＩＲ反射層であって、そのため第１の誘電体層が、ＩＴＯを含む第１のＩＲ反射層と、金属窒化物を含む第２のＩＲ反射層との間に位置し、かつこれらに直接接触している、第２の層ＩＲ反射層と、ガラス基材上の、金属窒化物を含む第２のＩＲ反射層の上にわたり、かつこれらに直接接触している第２の誘電体層と、を含み、コーティングは、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、コーティングされた物品は、約１５～８０％の可視透過率を有する。
前項のコーティングされた物品では、コーティングは、０．３０以下、より好ましくは０．２５以下、及び最も好ましくは０．２２以下の垂直放射（Ｅｎ）値を有してもよい。
前２項のいずれかのコーティングされた物品では、金属窒化物は、チタンの窒化物であってもよい（may abe）。
前３項のいずれかのコーティングされた物品では、第１及び／又は第２の誘電体層は、窒化ケイ素を含んでもよい。
前４項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、１０％以下のフィルム側可視反射率、約３０％以下のガラス側可視反射率、－１０．０～＋１．６のガラス側反射ａ＊値、及び少なくとも１．１０の光対日射取得比（ＬＳＧ）を有してもよい。
前５項のいずれかのコーティングされた物品では、第２のＩＲ反射層は、０～８％の酸素（原子％）、より好ましくは０～５％の酸素（原子％）を含有してもよい。
前述の６つの段落のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングは、ガラス基材と第１のＩＲ反射層との間に位置し、これらに接触する窒化ケイ素及び／又はオキシ窒化ケイ素を含み得る別の誘電体層を更に含んでもよい。
前７項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングは、ジルコニウムの酸化物を含むオーバーコートを更に含んでもよい。
前８項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、約２０～７０％の可視透過率、及び／又は少なくとも１．１５の光対日射取得比（ＬＳＧ）を有してもよい。
前９項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、少なくとも１．２２の光対日射取得比（ＬＳＧ）を有してもよい。
前１０項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、８％以下、より好ましくは５％以下のフィルム側可視反射率を有してもよい。
前１１項のいずれかのコーティングされた物品では、ガラス基材は透明なガラス基材であってもよい。
前１２項のいずれかのコーティングされた物品では、コーティングされた物品は、－８～＋１．０のガラス側反射ａ＊値、及び／又は－９～＋９のフィルム側反射ａ＊値を有してもよい。
上記の開示を考慮すると、当業者には多くの他の特徴、修正、及び改善が明らかになるであろう。したがって、そのような他の特徴、修正、及び改善は、本発明の一部であると見なされ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定されるべきである。

Claims (13)

  1. ガラス基材によって支持されたコーティングを含むコーティングされた物品であって、前記コーティングが、
    前記ガラス基材上の、窒化ケイ素を含む第１の誘電体層と、
    前記ガラス基材上の、ＩＴＯを含む第１の赤外線（ＩＲ）反射層であって、窒化ケイ素を含む前記第１の誘電体層が、少なくとも前記ガラス基材とＩＴＯを含む前記第１のＩＲ反射層との間に位置する、ＩＴＯを含む前記第１のＩＲ反射層と、
    前記ガラス基材上の、少なくともＩＴＯを含む前記第１のＩＲ反射層の上にわたる、窒化ケイ素を含む第２の誘電体層と、
    前記ガラス基材上の、少なくとも窒化ケイ素を含む前記第１及び第２の誘電体層の上にわたる、チタンの窒化物を含む第２のＩＲ反射層であって、そのため窒化ケイ素を含む前記第２の誘電体層が、少なくとも、ＩＴＯを含む前記第１のＩＲ反射層と、前記チタンの窒化物を含む前記第２のＩＲ反射層との間に位置する、第２のＩＲ反射層と、
    前記ガラス基材上の、少なくとも前記チタンの窒化物を含む前記第２のＩＲ反射層の上にわたる、窒化ケイ素を含む第３の誘電体層と、を含み、
    前記コーティングが、銀を主体とするＩＲ反射層を含まず、また２つのＩＲ反射層のみを含み、
    前記コーティングが、０．３０以下の垂直放射（Ｅ n ）値を有し、
    ＩＴＯを含む前記第１のＩＲ反射層が、２５０～４５０Åの厚さであり、かつ前記チタンの窒化物を含む前記第２のＩＲ反射層が、１３０～３００Åの厚さであり、
    窒化ケイ素を含む前記第１の誘電体層が、２０～５００Åの厚さであり、
    モノリシックに測定した前記コーティングされた物品が、約１５～８０％の可視透過率と、１０％以下のフィルム側可視反射率と、－１４．０～＋９．０のフィルム側反射ｂ * 値と、約３０％以下のガラス側可視反射率と、－１０．０～＋１．６のガラス側反射ａ*値と、少なくとも１．１０の光対日射取得比（ＬＳＧ）と、を有する、コーティングされた物品。
  2. 前記チタンの窒化物を含む前記第２のＩＲ反射層が、ＴｉＮxを含み、式中ｘは０．８～１．２である、請求項１に記載のコーティングされた物品。
  3. 前記チタンの窒化物を含む前記第２のＩＲ反射層が、ＴｉＮxを含み、式中ｘは０．９～１．１である、請求項１～２のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  4. 前記第２のＩＲ反射層が、０～８％の酸素（原子％）を含有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  5. 前記第２のＩＲ反射層が、０～５％の酸素（原子％）を含有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  6. 窒化ケイ素を含む前記第１の誘電体層が、前記ガラス基材と前記第１のＩＲ反射層に直接接触している、請求項１～５のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  7. 窒化ケイ素を含む前記第１の誘電体層が、酸素を更に含む、請求項６に記載のコーティングされた物品。
  8. 前記第２のＩＲ反射層が、前記チタンの窒化物から本質的になる、請求項１～７のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  9. 前記コーティングが、ジルコニウムの酸化物を含むオーバーコートを更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  10. 前記コーティングされた物品が、約２０～７０％の可視透過率と、少なくとも１．１５の光対日射取得比（ＬＳＧ）と、を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  11. 前記コーティングされた物品が、５％以下のフィルム側可視反射率を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  12. 前記ガラス基材が、透明なガラス基材である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
  13. 前記コーティングされた物品が、モノリシック窓である、請求項１～１２のいずれか一項に記載のコーティングされた物品。
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