KR101352871B1

KR101352871B1 - 고 적외선 반사 코팅, 박막 코팅 증착 방법

Info

Publication number: KR101352871B1
Application number: KR1020087009848A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 하르티크
Original assignee: 카디날 씨지 컴퍼니
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2014-01-20
Also published as: EP1934151A1; CA2624710C; CA2624585C; US8586215B2; EP1934153B1; US10590035B2; US9663984B2; US8088473B2; US20170283314A1; KR101326751B1; KR20080056234A; CA2624710A1; CA2624692C; EP1937608B1; CA2624692A1; CA2624688C; KR20080053510A; KR101326752B1; KR20080053387A; US20170283315A1

Abstract

본 발명은 적외선 방사선을 고도로 반사하는 저-방사율 코팅을 제공한다. 이러한 코팅은 각각 은을 포함할 수 있는 3개의 적외선 반사막 영역을 포함한다.

Description

고 적외선 반사 코팅, 박막 코팅 증착 방법 {HIGH INFRARED REFLECTION COATINGS, THIN FILM COATING DEPOSITION METHOD}

본 발명은 유리 및 기타 기판용 박막 코팅에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적외선 방사선을 반사하는 저-방사율 코팅에 관한 것이다. 또한, 박막 코팅을 증착시키는 방법 및 장치가 제공된다.

저-방사율 코팅은 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 통상적으로, 이들은 1 또는 2개 층의 적외선 반사막 및 2개 이상의 층의 투명 유전막(dielectric film)을 포함한다. 일반적으로 은, 금 또는 구리와 같은 전도성 금속인 적외선 반사막은 코팅을 통하여 열의 전달을 감소시킨다. 유전막은 적외선 반사막의 반사를 방지하고, 색 및 내구성과 같은 코팅의 기타 특성 및 특징을 조절하기 위해 사용된다. 통상적으로 사용되는 유전 물질은 특히 아연, 주석, 인듐, 비스무트 및 티타늄의 산화물을 포함한다.

대부분 상업적으로 이용가능한 저-방사율 코팅은 두 개의 투명 유전막 코트 사이에 각각 삽입된 1개 또는 2개의 은 층을 지닌다. 저-방사율 코팅 내의 은 막의 수를 증가시키면 코팅의 적외선 반사를 증가시킬 수 있다. 그러나, 이는 또한 코팅의 가시광선 투과율을 감소시키고/시키거나 코팅의 색에 부정적으로 영향을 줄 수 있고/있거나, 코팅의 내구성을 감소시킬 수 있다. 아마 이러한 이유로, 3개의 은 층을 지니는 저-방사율 코팅은 이제까지 시중에서 많이 발견되지 않았다.

3개의 적외선 반사 층을 포함하고, 바람직한 코팅 특성 및 특징을 지니는 저-방사율 코팅을 제공하는 것이 필요하다.

관련 출원의 참조-연계

본 출원은 우선권으로 2005년 10월 11일에 출원된 미국 출원 제60/725,891호, 2006년 2월 23일에 출원된 미국 특허 출원 제11/360,266호, 및 2006년 4월 5일에 출원된 미국 특허 출원 제11/398,345호를 주장하며, 전체 내용은 여기서 참조로서 포함된다.

특정 구체예에서, 본 발명은 마주보는 제1 및 제2 주요 표면을 지니는 코팅된 투명 판(pane)(예를 들어, 창유리 판)을 제공한다. 이러한 구체예에서, 코팅된 판은 제2의 판을 포함하는 다중판 단열 유리 유닛의 일부이다. 단열 유리 유닛은 상기 코팅된 판의 제2 주요 표면이 노출되는 판 사이 공간을 지닌다. 본 그룹의 구체예에서, 제2 주요 표면은 2.5 Ω/스퀘어 미만의 면저항 및 0.03 미만의 방사율 둘 모두를 지니는 저-방사율 코팅을 지닌다. 저-방사율 코팅은 본 발명의 구체예에서 바람직하게는 425 옹스트롬 이상의 조합 두께를 지니는, 3개의 적외선 반사막 영역을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 구체예의 코팅된 판은 0.60을 초과하는 가시광선 투과율을 지닌다. 몇몇 경우에, 코팅된 판은 1 미터 이상의 장축 치수부(major dimension)를 지닌다.

본 발명의 특정 구체예는 마주보는 제1 및 제2 주요 표면을 지니는 코팅된 투명 판(예를 들어, 창유리 판)을 제공한다. 이러한 구체예에서, 판은 제2의 판을 포함하는 다중판 단열 유리 유닛의 일부이다. 단열 유리 유닛은 이러한 코팅된 판의 제2 주요 표면이 노출되는 판 사이 공간을 지닌다. 본 그룹의 구체예에서, 제2 주요 표면은 3.0 Ω/스퀘어 미만의 면 저항 및 0.03 미만의 방사율 둘 모두를 지니는 저-방사율 코팅을 지닌다. 저-방사율 코팅은 3개의 적외선 반사막 영역을 포함하고, 제2 주요 표면과 3개의 적외선 반사막 영역중 제2 주요 표면에 가장 가까운 하나의 적외선 반사막 영역 사이에 투명 유전막을 포함한다. 본 구체예에서, 가장 내부의 적외선 반사막 영역과 제2 주요 표면 사이에서 코팅은 1.7 또는 이 이상의 굴절률을 지니는 190 옹스트롬 미만의 투명 유전막을 지닌다. 몇몇 경우에, 코팅된 판은 1 미터 이상의 장축 치수부를 지닌다.

특정 구체예에서, 본 발명은 저-방사율 코팅을 지니는 주요 표면을 지니는 코팅된 기판을 제공한다. 여기서, 코팅은 상기 주요 표면으로부터 바깥쪽으로 제1 투명 유전막 영역; 은을 포함하는 제1 적외선 반사막 영역; 제2 투명 유전막 영역; 은을 포함하는 제2 적외선 반사막 영역; 제3 투명 유전막 영역; 은을 포함하는 제3 적외선 반사막 영역; 및 제4 투명 유전막 영역을 포함한다. 본 그룹의 구체예에서, 코팅된 기판은 55%를 초과하는 총 가시광선 투과율을 지니고, 코팅된 기판은 가시광선 파장 영역 내에 위치한 투과율 피크를 지니는 스펙트럼 투과율을 지니고, 이러한 스펙트럼 투과율 곡선은 360 nm 미만의 반치폭(halfwidth)을 지닌다.

특정 구체예는 저-방사율 코팅을 지니는 주요 표면을 지니는 기판을 제공한다. 여기서, 코팅은 두께를 지니는 제1 적외선 반사막 영역, 두께를 지니는 제2 적외선 반사막 영역, 및 두께를 지니는 제3 적외선 반사막 영역을 포함한다. 본 구체예에서, 제3 적외선 반사막 영역의 두께는 제2 적외선 반사막 영역의 두께보다 크고, 제2 적외선 반사막 영역의 두께는 제1 적외선 반사막 영역의 두께보다 크다. 코팅은 상기 주요 표면으로부터 바깥쪽으로 제1 투명 유전막 영역; 제1 적외선 반사막 영역; 제2 투명 유전막 영역; 제2 적외선 반사막 영역; 제3 투명 유전막 영역; 제3 적외선 반사막 영역; 및 제4 투명 유전막 영역을 포함한다. 바람직하게는, 제1, 제2, 및 제3 적외선 반사막 영역은 각각 은을 포함한다. 본 구체예에서, 코팅은 제2 적외선 반사막 영역의 두께 대비 제1 적외선 반사막 영역의 두께와 같은 제1 반사 영역비를 지니고, 코팅은 제3 적외선 반사막 영역의 두께 대비 제2 적외선 반사막 영역의 두께와 같은 제2 반사 영역비를 지니고, 제1 및 제2 반사 영역비중 하나 이상은 0.85 미만이다.

하기의 상세한 설명은 도면을 참조로 하여 기술되며, 각 도면 내의 동일 구성요소는 동일 참고 번호를 지닌다. 반드시 일정한 비율이 아닌 도면은 선택된 구체예를 도시하며, 이는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 바는 아니다. 당업자는 본원에 제공된 예가 본 발명의 범위 내에 해당되는 다수의 유용한 대안을 지니는 것을 인지할 것이다.

단일 및 이중 은 저-방사율 코팅은 수년 동안 당해 기술 분야에 공지되어 왔다. 단일 은 저-방사율 코팅은 통상적으로 97% 근처의 유리한 적외선 반사를 제공한다. 이중 은 저-방사율 코팅은 고 가시광선 투과율 및 고 적외선 반사와 관련하여 더 나은 개선점을 제공한다. 그러나, 이중 은 저-방사율 코팅을 이용하여 달성될 수 있는 적외선 반사 수치에 있어서 실질적인 한계가 존재한다. 예를 들어, 이중 은 코팅에서 은의 양의 증가는 적외선 반사를 97% 이상으로 상승시키지만, 예를 들어 98.5%를 초과하는 보다 높은 적외선 반사 방법은 기타 특성(고 가시광선 투과율, 우수한 색, 내구성 등)의 균형을 필요로 하는 이중 은 코팅에서 달성되기 어렵다.

도 1은 매우 유리한 시판되는 이중 은 저-방사율 코팅의 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다. 이 그래프는 이중 은 저-방사율 코팅을 지니는 유리면에 대한 투과율(가시광선 파장 범위에서 위로 볼록한 곡선) 및 유리측 반사율(가시광선 파장 범위에서 아래로 오목한 곡선)을 나타낸다. 이러한 특정 이중 은 코팅은 우수한 스펙트럼 특성을 제공하지만, 통상적인 이중 은 코팅은 적외선 파장 범위에서 5% 내지 50%의 투과율을 나타내는 것으로 알려져 있다(미국특허번호 6,262,830, 6 컬럼, 43-51행).

도 2는 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅의 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다. 여기서 또한, 상기 그래프는 고 적외선 반사 코팅을 지니는 유리면에 대한 투과율(가시광선 파장 범위에서 위로 볼록한 곡선) 및 유리측 반사율(가시광선 파장 범위에서 아래로 오목한 곡선)을 나타낸다.

본 발명의 코팅(7)의 적외선 반사는 이중 은 코팅의 적외선 반사보다 훨씬 크다. 이는 아마 고 적외선 반사 코팅(7)의 스펙트럼 특성 및 이중 은 코팅의 스펙트럼 특성 둘 모두를 나타내는 그래프인 도 3을 참조로 하면 가장 잘 이해할 수 있다. 여기서, 이러한 두개의 코팅에 의한 달성된 적외선 반사 수치를 상호 비교할 수 있다. 본 발명의 코팅(7)은 이중 은 코팅 보다 훨씬 높은 적외선 반사를 달성하는 것이 관찰될 수 있다. 또한 이들 두 개의 코팅에 대한 가시광선 투과율의 수치가 비교가능하다는 것이 관찰될 수 있다. 더욱이, 가시광선 파장과 적외선 파장 사이의 컷오프는 이중 은 코팅(원의 윤곽을 지니는 곡선) 보다 본 발명의 코팅(7)(실선의 윤곽을 지니는 곡선)이 훨씬 날카롭다. 따라서, 고 적외선 반사 코팅(7)은 이중 은 저-방사율 코팅에 비해 에너지 효율에서 비약적인 도약을 제공하고, 단일 은 저-방사율 코팅에 비해서는 훨씬 더 비약적인 도약을 제공하는 것으로 생각된다.

본 발명의 고 적외선 반사 코팅은 다수의 이로운 특성을 지닌다. 계속되는 논의는 이러한 다수의 특성을 제공한다. 몇몇 경우에, 하나의 표면(18) 상에 본 발명의 코팅(7)을 지니는 단일(즉, 모놀리식(monolithic)) 판(12)에 대한 특성이 본원에 제공된다. 기타 경우에, 두번째 표면(18) 상에 본 발명의 코팅(7)을 지니는 IG 유닛(3)에 대해 상기 특성이 제공된다. 이러한 경우에, 두 개의 판 모두가 90% 아르곤 및 10% 공기의 단열 혼합 가스로 충전된 1/2 인치의 판 사이 공간을 지닌 투명한 2.2 mm 소다 석회 플로트 유리인 IG 유닛에 상기 제공된 특성이 존재한다. 물론, 이러한 상세한 특정은 본 발명을 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 달리 언급이 없으면, 본문에서는 표준 ASHRAE 조건하에서 널리 공지된 WINDOW 5.2a 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 유리 데이터 계산 센터)을 사용하여 산출된 측정치를 제공한다.

상기 언급된 바와 같이, 고 적외선 반사 코팅(7)은 예외적인 열 단열 특성을 제공한다. 코팅(7)은 3개의 적외선 반사막 영역(100, 200, 및 300)을 포함한다. 이러한 막 영역은 통상적으로 은 또는 또 다른 전기적으로 전도성인 물질이고, 이들은 상기 코팅 내에 예외적으로 낮은 면저항을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 코팅(7)의 면저항은 3.0 Ω/스퀘어 미만이다. 바람직하게는, 이러한 코팅(7)의 면저항은 2.5 Ω/스퀘어 미만(예를 들어, 2.0 Ω/스퀘어 미만, 1.75 Ω/스퀘어 미만, 또는 1.5 Ω/스퀘어 미만)이다. 면저항의 요구 수치는 다양한 적용을 수용하기 위해 선택 및 변화될 수 있으나, 다수의 바람직한 코팅 구체예(예를 들어, 하기 표로 작성된 예시적 막 스택(stack))는 약 1.25-1.3 Ω/스퀘어와 같은 1.4 Ω/스퀘어 미만의 면저항을 제공한다. 코팅의 면저항은 4-포인트 프로브를 이용하는 표준 방법으로 측정될 수 있다. 면저항을 계산하는데 유용한 당해 기술 분야에 공지된 기타 방법이 또한 사용될 수 있다.

코팅(7)은 또한 예외적으로 낮은 방사율을 지닌다. 예를 들어, 코팅(7)의 방사율은 0.06 미만이다. 바람직하게는, 이러한 코팅(7)의 방사율은 0.04 미만(예를 들어, 0.03 미만, 또는 0.025 미만)이다. 방사율의 요구 수치는 다양한 적용을 수용하기 위해 선택 및 변화될 수 있으나, 다수의 바람직한 코팅 구체예(예를 들어, 하기에 표로 작성된 예시적 막 스택)는 약 0.020과 같은 0.023 미만의 방사율을 제공한다. 대조적으로, 코팅되지 않은 투명 유리판은 통상적으로 약 0.84의 방사율을 지닌다.

용어 "방사율"은 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 상기 용어는 본원에서 동일한 온도에서 흑체에 의해 방출된 방사선에 대한 표면에 의해 방출된 방사선의 비율을 말하는 널리 공지된 의미와 동일하게 사용된다. 방사율은 흡수 및 반사 둘 모두를 특징으로 한다. 이는 보통 식: E = 1 - 반사율로 나타낸다. 본 발명의 방사율 값은 전체 교시 내용이 참조로서 본원에 포함되는 문헌["Standard Test Method For Emittance Of Specular Surfaces Using Spectrometric Measurements" NFRC 301-93]에 특정된 바와 같이 결정될 수 있다. 방사율은 측정된 면저항에 0.016866을 곱함으로써 계산될 수 있다. 이러한 방법을 이용하여, 예를 들어 약 1.25의 면저항을 제공하는 코팅(7)은 약 0.021의 방사율을 지니는 것으로 결정될 수 있다.

낮은 면저항 및 저 방사율 외에도, 본 발명의 코팅(7)은 예외적인 태양열 흡수 특성을 제공한다. 널리 공지된 바와 같이, 창유리의 태양열 흡수 계수(SHGC)는 창유리를 통해 전달되는 입사 태양 방사선의 단편이다. 다수의 적용에 있어서 낮은 태양열 흡수 창유리가 특히 유리하다. 예를 들어, 따뜻한 기후에서, 낮은 태양열 흡수 창유리를 가지는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어, 미국 남부 주에서의 건물에서는 약 0.4 및 이 이하의 태양열 흡수 계수가 일반적으로 권장된다. 나아가, 원하지 않은 많은 양의 태양열에 노출되는 창유리는 낮은 태양열 흡수 계수를 지니는 것이 유리하다. 예를 들면, 건물의 동쪽 또는 서쪽면의 창유리는 아침과 오후에 대량의 태양열을 받는 경향이 있다. 이와 같은 적용에 있어서, 태양열 흡수 계수는 건물 내에서 안락한 환경을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 따라서, 낮은 태양열 흡수 계수가 확립된 코팅(즉, 낮은 태양열 흡수 코팅)을 지니는 상기와 같은 특성의 창유리를 제공하는 것이 특히 유리하다. 다수의 창유리 적용에 있어 낮은 태양열 흡수 코팅이 다수의 창유리 적용에 매우 바람직하다.

때때로, 낮은 태양열 흡수 코팅에서 균형이 이루어짐으로써, 낮은 SHGC를 달성하기 위하여 선택된 막은 가시광선 투과율이 이상적인 것보다 낮은 수준으로 감소되고/감소되거나 가시광선 반사율이 이상적인 것보다 높은 수준으로 증가하는 효과를 지닌다. 그 결과, 이러한 코팅을 포함하는 창유리는 용납하기 어려운 낮은 가시광선 투과율 및/또는 다소의 거울과 같은 외관을 지닐 수 있다.

본 발명의 코팅(7)은 예외적으로 낮은 태양열 흡수 계수를 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 IG 유닛(3)의 태양열 흡수 계수는 0.4 미만이다. 바람직하게는, 본 발명의 IG 유닛(3)은 0.35 미만(예를 들어, 0.33 미만, 또는 몇몇 경우에서 0.31 미만)의 태양열 흡수 계수를 지닌다. SHGC 요구 수치는 다양한 적용을 수용하기 위해 선택 및 변화될 수 있으나, 몇몇 바람직한 구체예(예를 들어, 코팅(7)이 하기에 표로 작성된 예시적인 막 스택중 하나인 구체예)는 0.25 내지 0.29(예를 들어, 약 0.27)와 같은 0.3 미만의 태양열 흡수 계수를 지니는 IG 유닛(3)을 제공한다.

용어 "태양열 흡수 계수"는 본원에서 널리 공지된 의미와 동일하게 사용된다. 전체 교시내용이 참조로서 본원에 포함되는 NFRC 200-93(1993)을 참조하라. SHGC는 널리 공지된 WINDOW 5.2a 컴퓨터 프로그램에 포함된 방법을 이용하여 계산될 수 있다.

상기 논의된 유리한 열 단열 특성과 함께, 본 발명의 코팅(7)은 예외적인 광학 특성을 지닌다. 상기 언급된 바와 같이, 때때로 낮은 태양열 흡수 코팅에서 균형이 이루어짐으로써, 우수한 열 단열 특성을 달성하도록 선택된 막은 이상적인 것보다 낮은 수준으로 가시광선 투과율을 제한하는 효과를 지닌다.

이와 반대로, 본 발명의 코팅(7)은 전체 가시광선 투과율 및 열 단열 특성의 예외적인 조합을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 IG 유닛(3)(및 모놀리식이거나 IG 유닛(3)의 일부이건 간에 본 발명의 판(12))은 0.45를 초과(즉, 45% 초과)하는 가시광선 투과율 T_v를 지닌다. 바람직하게는, 본 발명의 IG 유닛(3)(및 모놀리식이거나 단열된 것이건 간에 본 발명의 판(12))은 0.55를 초과(예를 들어, 0.6 초과)하는 가시광선 투과율 T_v를 달성한다. 가시광선 투과율 요구수치는 다양한 적용을 수용하기 위해 선택 및 변화될 수 있으나, 특정한 바람직한 구체예(예를 들어, 코팅(7)이 하기 표로 작성된 예시적 막 스택중 하나인 구체예)는 약 0.66과 같은 0.65를 초과하는 가시광선 투과율을 지니는 IG 유닛(3)(또는 모놀리식이거나 IG 유닛(3)의 일부일 수 있는 판(12))을 제공한다.

한 특정 그룹의 구체예에서, 막 영역 두께 및 조성은 0.7 초과, 0.71 초과, 또는 0.072를 초과하는 가시광선 투과율을 달성하도록 선택된다. 몇몇 경우에, 막 영역 두께 및 조성은 약 0.73의 가시광선 투과율을 달성하도록 선택된다. 여기서, 적외선 반사막 영역은 요구되는 투과율을 제공하기 위해 박막화될 수 있다.

용어 "가시광선 투과율"은 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있고, 본원에서는 이러한 널리 공지된 의미와 동일하게 사용된다. 가시광선 반사율 뿐만 아니라 가시광선 투과율은 유리 물질의 태양 및 적외선 광학 특성 및 시스템의 변색 방지를 결정하기 위한 표준 시험 방법(National Fenestration Rating Council Incorporated, adopted December 2001, published January 2002)인 NFRC 300에 따라 결정될 수 있다. 널리 공지된 WINDOW 5.2a 컴퓨터 프로그램이 본원 및 기타 제공된 광학 특성을 계산하는데 사용될 수 있다.

바람직하게는, 코팅된 기판(즉, 본 발명의 판)(12)은 가시광선 파장 범위 내에 위치된 피크 투과율을 지닌 스펙트럼 투과율 곡선을 지닌다. 이는 도 2에서 용이하게 확인된다. 특정 구체예에서, 이러한 스펙트럼 투과율 곡선은 360 nm 미만, 320 nm 미만, 300 nm 미만, 290 nm 미만, 275 nm미만, 또는 250 nm 미만의 반치폭을 지닌다. 이러한 구체예에서, 코팅(7)은 바람직하게는 가시광선 범위에 걸쳐있는 높은 가시광선 투과율을 지니고, 동시에 고도로 투과된 가시광선 파장과 고도로 반사된 적외선 파장 사이에 특별히 가파른 기울기를 제공하는 매우 유리한 폭이 좁은 투과율 곡선을 제공한다. 특정 구체예에서, 코팅(7)은 추가로(즉, 상기 언급된 임의의 최대 반치폭을 지님과 함께) 또는 대안적으로 50 nm를 초과하거나, 100 nm를 초과하거나, 150 nm를 초과하거나, 175 nm를 초과하는 반치폭을 달성한다. 이는 가시광선 스펙트럼의 실질적인 부분을 초과하는 높은 수준의 가시광선 투과율을 제공하는데 바람직 할 수 있다.

본 발명의 코팅(7)은 높은 가시광선 투과와 함께 달성되는 낮은 태양열 흡수 계수와 관련하여 예외적인 효율을 제공한다. SHGC 대비 가시광선 투과율(단일성의 단편)의 비율은 본원에서 본 발명의 IG 유닛(3)의 가시광선-열 효율비로 언급된다. 이러한 비율은 바람직하게는 2를 초과하고, 2.2를 초과하고, 몇몇 경우에 2.3을 초과한다. 특정한 바람직한 구체예(예를 들어, 코팅(7)이 하기에 표로 작성된 예시적 막 스택중 하나인 구체예)는 2.0을 초과하지만, 약 2.44와 같은 2.5 미만의 가시광선-열 효율비를 지니는 IG 유닛(3)을 제공한다.

고려되는 또 다른 유용한 파라미터는 740 nm에서의 투과율인 T₇₄₀이다. 본 발명의 코팅(7)은 특별히 낮은 T₇₄₀을 제공하면서, 동시에 높은 수준의 가시광선 투과율 및 우수한 색 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 판(12)은 바람직하게는 0.30 미만, 또는 0.20 미만의 T₇₄₀을 지닌다. 아마 더욱 바람직하게는, 본 발명의 판(12)(모놀리식, 또는 유전 유닛의 일부인 경우)은 0.15 미만(예를 들어, 0.1 미만, 또는 0.05 미만)의 T₇₄₀을 지닌다. 740 nm에서의 투과율 요구 수치는 다양한 적용을 수용하기 위해 선택 및 변화될 수 있으나, 특정한 바람직한 구체예(예를 들어, 코팅(7)이 하기에 표로 작성된 예시적 막 스택중 하나인 구체예)는 약 0.04의 T₇₄₀을 지니는 코팅된 판(12)(모놀리식이거나 IG 유닛(3)의 일부일 수 있음)을 제공한다.

도 4는 고 적외선 반사의 저-방사율 코팅(7)을 지니는 주요 표면(18)을 지니는 코팅된 기판(12)을 제공하는 특정 구체예를 예시한다. 일반적으로, 코팅은 주요 표면(18)로부터 바깥쪽으로 차례대로 제1 투명 유전막 영역(20), 제1 적외선 반사막 영역(100), 제2 투명 유전막 영역(40), 제2 적외선 반사막 영역(200), 제3 투명 유전막 영역(60), 제3 적외선 반사막 영역(300), 및 제4투명 유전막 영역(80)을 포함한다. 도 4에서, 선택적인 차단막 영역(105, 205, 305)이 나타나 있으나, 이들이 모든 구체예에 요구되는 것은 아니다.

각각의 적외선 반사막 영역(100, 200, 300)은 유리하게는 은(임의로, 몇몇 경우에 이를 필수 성분으로 포함하는, 50 원자 백분율 이상의 은)을 포함한다. 또한, 몇몇 구체예에서, 하나 이상의 적외선 반사막 영역(100, 200, 300) 중 적어도 하나의 두께는 150 옹스트롬을 초과하거나, 175 옹스트롬을 초과하거나, 200 옹스트롬을 초과한다. 추가로 또는 대안적으로, 제1, 제2, 및 제3 적외선 반사막 영역은 선택적으로 425Å을 초과하거나, 450Å을 초과하거나, 460Å을 초과하거나, 예를 들어 약 477Å의 조합 두께를 지닌다. 몇몇 경우에, 제1, 제2, 및 제3 적외선 반사막 영역(100, 200, 300)은 각각 122Å, 149Å, 및 206Å의 두께를 지니는 은 층이다.

한 그룹의 구체예는 420Å 내지 575Å 사이의 조합 두께를 지닌 3개의 적외선 반사막 영역(100, 200, 300)을 포함하는 저-방사율 코팅(7)을 지니는 코팅된 기판(예를 들어, 임의로 1 미터 이상, 또는 1.2 미터 이상의 장축 치수부를 지니는, 유리판과 같은 코팅된 판)을 제공한다.

적외선 반사막 영역(100, 200, 300)은 하기에 추가로 상세하게 기술된다. 요약하면, 몇몇 바람직한 구체예가 은을 필수 성분으로 각각 포함하는 은 층의 형태의 상기막 영역을 제공하며, 이러한 3개의 층은 선택적으로 상기 코팅 내에서 유일한 은 층이다. 이러한 특성의 한 특정 구체예에서, 기판(12)은 1 미터 이상(또는 1.2 미터 이상)의 장축 치수부를 지니는 유리면이고, 이러한 유리면은 하나 이상의 다른 유리면을 포함하는 다중판 단열 유리 유닛의 일부이며, 여기서 다중판 유닛은 선택적으로 진공일 수 있거나, 공기로 충전될 수 있거나, 공기 및 단열 가스(예를 들어, 아르곤)로 충전될 수 있는 판 사이 공간(1500)을 지닌다.

제1 투명 유전막 영역(20)은 기판(12)의 주요 표면(18) 위에(몇몇 경우, 직접적으로 위에) 적용된다. 이러한 막 영역(20)은 최소한 몇몇 개의 투명 유전막을 포함(또는 선택적으로 이를 필수 성분으로 포함)하는 임의의 조성물일 수 있다. 몇몇 경우에, 제1 투명 유전막 영역(20)은 단일층이다. 기타 경우에, 이는 다수의 층을 포함한다. 미국 특허 제5,296,302호(유용한 유전 물질에 대한 이의 교시내용은 참조로서 본원에 포함됨)에 기술된 바와 같이, 상기 목적에 유용한 유전막 물질은 아연, 주석, 인듐, 비스무트, 티타늄, 하프늄, 지르코늄의 산화물, 및 이들의 합금을 포함한다. 실리콘 니트라이드 및/또는 실리콘 옥시니트라이드를 포함하는 막이 또한 사용될 수 있다.

제1 투명 유전막 영역(20)은 단일 유전 물질의 단일층일 수 있다. 단일층이 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 내부 유전층은 아연 산화물 및 주석 산화물의 혼합물(예를 들어, "Zn+O"로 하기 표 1에 언급됨)로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 단일층이 다양한 유전 물질의 2개 이상의 층으로 대체될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 특정 구체예에서, 제1 투명 유전막 영역(20)은 기판(12)으로부터 거리가 멀어짐에 따라 변화(예를 들어, 점진적인 방식)하는 조성을 지니는, 등급화된(graded) 두께의 막을 포함한다.

몇몇 특정 구체예에서, 제1 투명 유전막 영역(20)은 1.7 이상의 굴절률을 지니는 막(선택적으로, 아연 산화물, 예를 들어 아연 주석 산화물을 포함함)을 포함한다. 예를 들어, 제1 적외선 반사막 영역(100)과 기판(12)의 표면(18) 사이에 유리하게는 1.7 이상의 굴절률을 지니는 바람직한 전체 두께의 막이 제공될 수 있다. 몇몇 경우에, 이러한 요망되는 전체 두께는 190 옹스트롬 미만, 175 옹스트롬 미만, 165 옹스트롬 미만, 145 옹스트롬 미만, 또는 140 옹스트롬 미만이다.

도 4를 다시 참조하면, 제1 적외선 반사막 영역은 참조번호(100)에 의해 확인된다. 이러한 막 영역(100)은 바람직하게는 제1 투명 유전막 영역(20)의 외부면에 연속적, 즉 이에 물리적으로 직접 접촉되어 있다. 임의의 적절한 적외선 반사 물질이 사용될 수 있다. 은, 금, 및 구리 뿐만 아니라 이들의 합금이 적외선 반사막 물질에 가장 통상적으로 사용된다. 바람직하게는, 적외선 반사막은 또는 약 5% 이하의 또 다른 금속, 예를 들어 금, 백금 및 팔라듐으로 구성된 군으로부터 선택된 또 다른 금속과 조합된 은을 필수 성분으로 포함한다. 그러나, 이들을 반드시 필요로 하는 것은 아니다.

이후의 막의 적용 및/또는 임의의 가열 처리(예를 들어, 템퍼링(tempering)) 동안 적외선 반사막의 보호가 필요한 경우, 제1 차단막 영역(105)이 임의로 제1 적외선 반사막 영역(100) 상에 그리고 이에 접촉하여 제공될 수 있다. 이러한 차단막 영역(105)이 밑에 있는 적외선 반사막 영역(100)을 화학적 공격으로부터 보호하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 용이하게 산화되는 임의의 물질이 유용할 수 있다. 특정 구체예에서, 박층의 티타늄 금속이 적용되고, 몇몇 경우에(예를 들어, 산화물 막이 상기 차단막 영역 상에 직접 반응적으로 증착되는 경우), 최소한 가장 바깥쪽의 두께의 상기 티타늄 금속은 위에 있는 막의 증착 동안 다양한 화학량론의 티타늄 산화물로 전환된다. 또 다른 구체예에서, 차단막 영역(105)은 니오브의 층으로서 증착된다. 니오브를 포함하는 유용한 차단층은 PCT 국제 공개공보 번호 WO 97/48649에 상세하게 논의되어 있다. 차단층과 관련된 PCT 공개공보의 교시내용은 본원에 참조로서 포함된다. 니켈, 크롬, 니켈-크롬 등과 같은 기타 물질이 사용될 수 있다.

임의의 차단막 영역에 대한 예시적 두께는 일반적으로 3-25Å, 예를 들어 3-18Å의 범위이다. 필요한 경우, 이보다 큰 두께가 사용될 수 있다.

한 그룹의 구체예에서, 코팅(7)은 비금속 형태(예를 들어, 화학량론 형태를 포함하는 산화물, 니트라이드 및 옥시니트라이드로 구성된 군으로부터 선택된 비금속 물질)로 증착되는 제공된 차단막 영역중 하나 이상의 영역 상(임의로는 각각의 이러한 영역 상)에 직접 3개의 적외선 반사막 영역을 포함한다. 이러한 그룹의 구체예에서, 각각의 이러한 차단막 영역에 대한 두께는 임의의 차단막 영역에 대해 본원에 언급된 범위중 어느 하나에 속할 수 있다. 관련 방법 구체예는 비금속 형태의 하나 이상의 차단막 영역을 증착시키는 단계에서 본원에 기술된 임의의 코팅 구체예의 막 영역을 순차적으로 증착시키는 것을 포함한다.

특정한 바람직한 구체예에서, 제1 차단막 영역(105)은 15Å 미만, 10Å 미만, 7Å 미만, 6Å 미만, 또는 5Å 미만과 같은 특히 작은 두께를 지닌다. 도 4에 도시되지 않았지만, 차단막 영역은 임의로 또한 제1 적외선 반사막 영역(100) 하에 제공될 수 있다.

제2 투명 유전막 영역(40)은 제1 적외선 반사막 영역(100)과 제2 적외선 반사막 영역(200) 사이에 위치된다. 따라서, 막 영역(40)은 또한 "스페이서(spacer)" 막 영역으로 언급될 수 있다. 이러한 제1 스페이서 막 영역(40)은 단일한 투명 유전 물질의 단일층일 수 있거나, 이는 다양한 투명 유전 물질의 다수의 층일 수 있다. 몇몇 경우에, 제2 투명 유전막 영역(40)은 3개 이상의 투명 유전 층을 포함한다. 임의로, 5개 이상, 또는 7개 이상의 상기 층이 존재한다. 하나 이상의 별개의 층을 이용하는 것에 대한 대안으로써, 제2 투명 유전막 영역(40)의 일부 또는 전부는 등급화된 조성을 지닐 수 있다(임의로, 하나의 투명 유전 물질로부터 기판으로부터 증가된 거리를 지닌 또 다른 투명 유전 물질로의 점진적인 변이를 특징으로 함).

다음의 예시된 막 영역은 제2 적외선 반사막 영역(200)이다. 이러한 막 영역(200)은 바람직하게는 제2 투명 유전막 영역(40)의 외부면에 연속적이다. 임의의 적절한 적외선 반사 물질, 예를 들어 은, 금 및 구리, 또는 이러한 금속중 하나 이상을 포함하는 합금이 사용될 수 있다. 몇몇 특정 구체예에서, 적외선 반사막은 은 또는 약 5% 이하의 금, 백금 및 팔라듐으로 구성된 군으로부터 선택된 또 다른 금속과 조합된 은을 필수 성분으로 포함한다.

제2 적외선 반사막 영역(200)의 보호가 필요한 경우, 제2 적외선 반사막 영역(200) 상에 그리고 이에 접촉하여 선택적으로 제2 차단막 영역(205)이 제공될 수 있다. 이러한 차단막 영역(205)은 예를 들어 즉시 산화되는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 특정 구체예에서, 티타늄 금속의 박층이 적용되고, 몇몇 경우에(예를 들어, 산화물 막이 상기 차단막 영역(205) 상에 직접 반응적으로 증착되는 경우) 최소한 가장 바깥쪽의 두께의 상기 티타늄 금속은 위에 있는 막의 증착 동안 다양한 화학량론의 티타늄 산화물로 전환된다. 또 다른 구체예에서, 차단막 영역(205)은 니오브 또는 상기 언급된 비금속 차단막 물질중 하나의 층으로서 증착된다. 니켈, 크롬, 니켈-크롬 등과 같은 기타 물질이 사용될 수 있다.

선택적인 제2 차단막 영역(205)의 적절한 두께는 일반적으로 3-25Å, 또는 3-18Å의 범위이다. 요망시, 보다 큰 두께가 사용될 수 있다. 특정 구체예에서, 제2 차단막 영역(205)은 15Å 미만, 10Å 미만, 7Å 미만, 6Å 미만, 또는 5Å 미만의 특히 작은 두께를 지닌다. 도 4에는 나타내지 않았지만, 차단막 영역은 임의로 또한 제2 적외선 반사막 영역(200) 하부에 제공될 수 있다.

제3 투명 유전막 영역(60)은 제2 적외선 반사막 영역(200)과 제3 적외선 반사막 영역(300) 사이에 위치된다. 이러한 투명 유전막 영역(60)은 또한 스페이서 막 영역이고, 이는 또한 제2 스페이서 막 영역으로 언급될 수 있다. 제3 투명 유전막 영역(60)은 단일한 투명 유전 물질의 단일층일 수 있거나, 이는 다양한 투명 유전 물질의 다수의 층일 수 있다. 몇몇 경우에, 제3 투명 유전막 영역(60)은 3개 이상의 투명 유전층을 포함한다. 선택적으로, 5개 이상, 또는 7개 이상의 상기 층이 존재한다. 하나 이상의 별개의 층에 대한 대안으로써, 제3 투명 유전막 영역(60)의 일부 또는 전부는 등급화된 조성을 지닐 수 있다.

다음으로 예시되는 막 영역은 제3 적외선 반사막 영역(300)이다. 이러한 막 영역(300)은 바람직하게는 제3 투명 투명 유전막 영역(60)의 외부면에 연속적이다. 임의의 적절한 적외선 반사 물질(예를 들어, 은, 금, 구리 또는 이러한 금속중 하나 이상을 포함하는 합금)이 사용될 수 있다. 몇몇 특정 구체예에서, 제3 적외선 반사막 영역(300)은 필수 성분으로 은 또는 약 5% 이하의 예를 들어 금, 백금 및 팔라듐으로 구성된 군으로부터 선택된 또 다른 금속과 조합된 은을 필수 성분으로 포함한다.

제3 적외선 반사막 영역(300)의 보호가 요망되는 경우, 선택적으로 제3 적외선 반사막 영역(300) 상부에 그리고 이에 접촉하여 제3 차단막 영역(305)이 제공될 수 있다. 이러한 차단막 영역(305)은 예를 들어 즉시 산화되는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 특정 구체예에서, 티타늄 금속의 박층이 적용되고, 몇몇 경우에(예를 들어, 산화물 막이 상기 차단막 영역(305) 상에 직접 반응적으로 증착되는 경우) 최소한 가장 바깥쪽의 두께의 상기 티타늄 금속은 위에 있는 막의 증착 동안 다양한 화학량론의 티타늄 산화물로 전환된다. 또 다른 구체예에서, 차단막 영역(305)은 니오브 또는 상기 언급된 비금속 차단막 물질중 하나의 층으로서 증착된다. 니켈, 크롬, 니켈-크롬 등과 같은 기타 물질이 사용될 수 있다.

선택적인 제3 차단막 영역(305)에 대해 적절한 두께는 일반적으로 3-25Å, 또는 3-18Å의 범위이다. 필요한 경우, 보다 큰 두께가 사용될 수 있다. 특정 구체예에서, 제3 차단막 영역(305)은 15Å 미만, 10Å 미만, 7Å 미만, 6Å 미만, 또는 5Å 미만과 같은 특히 작은 두께를 지닌다. 도 4에는 나타내지 않았지만, 선택적으로 제3 적외선 반사막 영역(300) 하부에 차단막 영역이 또한 제공될 수 있다.

특정 구체예에서 다수의 차단막 영역이 제공되면, 하나 이상의 차단막 영역에 대해 예외적으로 작은 두께를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 하나 이상의 적외선 반사막 상에 직접 7Å 미만, 6Å 미만, 또는 5Å 미만의 두께를 지니는 차단막 영역이 제공된다. 또한, 몇몇 구체예에서, 코팅(7)은 3개의 차단막 영역(105, 205, 305)을 포함하고, 상기 차단막 영역의 3개 모두의 조합 두께는 30Å 미만, 25Å 미만, 20Å 미만, 18Å 미만, 또는 15Å 미만이다.

제4 투명 유전막 영역(80)은 제3 적외선 반사막 영역(300) 보다 기판(12)으로부터 멀리 위치된다. 전부는 아닌 몇몇 구체예에서, 이러한 막 영역(80)은 코팅의 가장 바깥쪽의 면(77)(이러한 면은 임의로 노출될 수 있고, 즉 임의의 기타 막 또는 기판에 의해 덮여지지 않을 수 있음)의 경계를 정한다. 제4 투명 유전막 영역(80)은 단일한 투명 유전 물질의 단일층일 수 있거나, 이는 다양한 투명 유전 물질의 다수의 층일 수 있다. 몇몇 경우에, 제4 투명 유전막 영역(80)은 3개 이상의 투명 유전층을 포함한다. 선택적으로, 5개 이상, 또는 7개 이상의 상기 층이 존재한다. 하나 이상의 별개의 층을 이용하는 것에 대한 대안으로서, 제4 투명 유전막 영역(80)의 일부 또는 전부는 등급화된 조성을 지닐 수 있다.

따라서, 본 발명의 코팅(7)은 바람직하게는 적어도 4개 이상의 투명 유전막 영역(20, 40, 60, 80)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 코팅(7)은 실리콘 니트라이드 및/또는 실리콘 옥시니트라이드를 포함하는 1개 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 막과 같은 1개 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 니트라이드 또는 옥시니트라이드 막을 포함한다. 이러한 특성의 몇몇 구체예에서, 코팅(7)은 50 옹스트롬을 초과하거나, 75 옹스트롬을 초과하거나, 100 옹스트롬을 초과하거나, 150 옹스트롬을 초과하거나, 175 옹스트롬을 초과하는 두께를 지닌 하나 이상의 기타 니트라이드 또는 옥시니트라이드 막(임의로, 실리콘 니트라이드 및/또는 실리콘 옥시니트라이드를 포함함)과 함께 150 옹스트롬 미만, 140 옹스트롬 미만, 또는 125 옹스트롬 미만의 두께를 지닌 하나 이상의 니트라이드 또는 옥시니트라이드 막(임의로 실리콘 니트라이드 및/또는 실리콘 옥시니트라이드를 포함함)을 포함한다. 몇몇 경우에, 니트라이드 또는 옥시니트라이드 막은 제1(100) 및 제2 적외선 반사막 영역(200) 사이에 위치되거나, 제2(200) 및 제3 적외선 반사막 영역(300) 사이에 위치된다. 즉, 이는 스페이서 막 영역중 하나를 형성한다(또는 이의 일부이다). 하기 표 3을 참조하라.

본 발명의 코팅(7)의 전체 두께는 다양한 적용의 필요조건에 적합하도록 변화될 수 있다. 특정한 바람직한 구체예에서, 코팅(7)의 전체 물리적 두께는 1,750 옹스트롬을 초과하거나, 1,800 옹스트롬을 초과하거나, 1,900 옹스트롬을 초과하거나, 2,000 옹스트롬을 초과한다. 본 명세서에 기술된 임의의 구체예에서, 코팅의 전체 두께는 선택적으로 본 단락에 명시된 범위 중 임의의 하나 이상의 범위에 속할 수 있다.

한 특정 그룹의 구체예에서, 제3 적외선 반사막 영역(300)의 두께는 제2 적외선 반사막 영역(200)의 두께 보다 크고, 제2 적외선 반사막 영역(200)의 두께는 제1 적외선 반사막 영역(100)의 두께 보다 크다. 이러한 그룹의 구체예는 우수한 반사 색 특성을 제공한다는 점에서 유리하다. 한 서브그룹의 이러한 구체예에서, 제1(100), 제2(200), 및 제3(300) 적외선 반사막 영역은 각각 은을 포함한다(또는 은을 필수 성분으로 포함한다).

본 발명의 명세서의 목적상, 제1 반사 영역비는 제2 적외선 반사막 영역(200)의 두께 대비 제1 적외선 반사막 영역(100)의 두께로 정의되고, 제2 반사 영역비는 제3 적외선 반사막 영역(300)의 두께 대비 제2 적외선 반사막 영역(200)의 두께로 정의된다. 몇몇 특정 구체예에서, 제1 및 제2 반사 영역비 중 적어도 하나 이상은 0.85 미만, 0.83 미만, 또는 0.80 미만이다. 선택적으로, 제1 및 제2 적외선 반사 영역비는 각각 약 0.819 및 0.723으로 둘 모두 0.83 미만이다.

본 그룹의 몇몇 구체예에서, 적외선 반사막 영역(100, 200, 300)중 하나 이상의 두께는 150Å을 초과하거나, 175Å을 초과하거나, 200Å을 초과한다. 추가로 또는 대안적으로, 제1, 제2, 및 제3 적외선 반사막 영역은 선택적으로 425Å을 초과하거나, 450Å을 초과하거나, 460Å을 초과하는 조합 두께, 예를 들어 약 477Å의 조합 두께를 지닌다. 몇몇 경우에, 제1, 제2, 및 제3 적외선 반사막 영역(100, 200, 300)은 각각 122Å, 149Å 및 206Å의 두께를 지니는 은 층이다.

본 그룹의 몇몇 구체예에서, 제1 투명 유전막 영역(20)은 1.7 이상의 굴절률을 지니는 막(임의로, 아연 산화물, 예를 들어 아연 주석 산화물을 포함함)을 포함한다. 예를 들어, 제1 적외선 반사막 영역(100)과 기판(12)의 표면(18) 사이에, 유리하게는 1.7 또는 이 이상의 굴절률을 지니는 바람직한 전체 두께의 막이 제공될 수 있다. 특정 구체예에서, 이러한 바람직한 전체 두께는 190 옹스트롬 미만, 175 옹스트롬 미만, 165 옹스트롬 미만, 145 옹스트롬 미만, 또는 140 옹스트롬 미만이다.

본 명세서의 목적상, 제1 유전 영역비는 제4 투명 유전막 영역(80)의 두께 대비 제1 투명 유전막 영역(20)의 두께로 정의된다. 이러한 비는 유리하게는 0.75 미만, 또는 0.6 미만일 수 있으면서, 동시에 선택적으로 0.34를 초과하거나, 0.35를 초과하거나, 0.37을 초과하거나, 0.40을 초과할 수 있다. 한 예시적 구체예에서, 이러한 비는 약 0.47이다. 상기 범위 중 임의의 하나 이상의 범위 내의 제1 유전 영역비가 선택적으로 본 그룹의 임의의 구체예, 또는 본 명세서에 기술된 임의의 기타 구체예에 채택될 수 있다.

하기 표 1은 고 적외선 반사 코팅(7)으로서 유리하게 사용될 수 있는 한 예시적 막 스택을 제시한다:

필름	샘플 A
Zn+O	159Å
Ag	122Å
Ti	20Å
Zn+O	562Å
Ag	149Å
Ti	20Å
Zn+O	655Å
Ag	206Å
Ti	20Å
Zn+O	236Å
Si3N4	101Å

하기 표 2는 고 적외선 반사 코팅(7)으로서 유리하게 사용될 수 있는 3개의 추가적인 막 스택을 예시한다:

필름	샘플 B	샘플 C	샘플 D
Zn+O	165Å	164Å	164Å
Ag	117Å	117Å	117Å
Ti	20Å	20Å	30Å
Zn+O	591Å	592Å	591Å
Ag	154Å	147Å	154Å
Ti	20Å	20Å	35Å
Zn+O	665Å	665Å	665Å
Ag	206Å	208Å	206Å
Ti	20Å	20Å	35Å
Zn+O	214Å	214Å	210Å
Si3N4	100Å	100Å	100Å

하기 표 3은 고 적외선 반사 코팅(7)으로서 유리하게 사용될 수 있는 또 다른 막 스택을 예시한다:

필름	샘플 E
Zn+O	159Å
Ag	122Å
Ti	20Å
Zn+O	562Å
Ag	149Å
Ti	20Å
Zn+O	235Å
Si3N4	185Å
Zn+O	235Å
Ag	206Å
Ti	20Å
Zn+O	236Å
Si3N4	101Å

본 발명은 코팅된 기판, 예를 들어 코팅된 유리판을 생성하는 방법을 포함한다. 본 발명은 본원에 기술된 임의의 코팅 구체예의 막 영역이 임의의 하나 이상의 박막 증착 기술을 이용하여 순차적으로 증착되는 방법의 구체예를 제공한다. 본 발명의 방법에 따르면, 표면(18)을 지니는 기판(12)이 제공된다. 필요한 경우, 이러한 표면(18)은 적절한 세척 또는 화학적 제법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 코팅(7)은 예를 들어 일련의 별개의 층으로서, 하나의 두께의 등급화된 막으로서, 또는 하나 이상의 별개의 층 및 하나 이상의 두께의 등급화된 막을 포함하는 조합물로서, 기판(12)의 표면(18)에 증착된다. 상기 코팅은 임의의 적절한 박막 증착 기술을 이용하여 증착될 수 있다. 하나의 바람직한 방법은 당해 산업분야에서 통상적으로 사용되는 DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 이용한다. 전체 교시내용이 참조로서 본원에 포함되는 샤핀(Chapin)의 미국 특허 제4,166,018호를 참조하라.

요약하면, 마그네트론 스퍼터링은 코팅을 구성하는 다양한 막 영역이 순차적으로 적용되는 일련의 저압 구역(또는 "챔버" 또는 "베이(bay)")을 통해 기판을 운반하는 것을 포함한다. 금속막이 통상적으로 비활성 분위기, 예를 들어 아르곤하에서 금속원 또는 "표적"으로부터 스퍼터링(sputterring)된다. 투명 유전막을 증착시키기 위해, 표적이 유전체(예를 들어, 아연 산화물 또는 티타늄 산화물) 자체로 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고 보다 통상적으로, 상기 유전막은 반응성 분위기하에서 금속 표적을 스퍼터링시킴으로써 적용된다. 아연 산화물을 증착시키기 위해, 예를 들면 아연 표적이 산화 분위기하에서 스퍼터링될 수 있고; 질소 가스를 함유하는 반응성 분위기하에서 실리콘 표적(전도성을 개선시키기 위해 알루미늄 등으로 도핑될 수 있음)을 스퍼터링시킴으로써 실리콘 니트라이드가 증착될 수 있다. 증착되는 막의 두께는 기판의 속도를 변화시키고/시키거나 표적에 대한 전력을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

기판 상에 박막을 증착시키는 또 다른 방법은 플라즈마 화학 기상 증착을 포함한다. 전체 교시내용이 참조로서 본원에 포함되는 미국 특허 제4,619,729호(Johncock et al.) 및 미국 특허 제4,737,379호(Hudgens et al.)를 참조하라. 이러한 플라즈마 화학 기상 증착은 플라즈마를 통한 가스원의 분해와 이후의 유리 기판과 같은 고체 표면 상의 막 형성을 포함한다.막 두께는 기판이 플라즈마 구역을 통해 통과하므로 기판의 속도를 변화시키고/시키거나 전력을 변화시키고/시키거나 각각의 구역 내의 가스 유속을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

이제 도 6으로 돌아가면, 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅(7)을 증착시키는 예시적 방법이 도시되어 있다. 도 6에 개략적으로 나타낸 코팅장치는 주요 표면(18)으로부터 바깥쪽으로 연속 배열된 아연 주석 산화물을 포함하는 제1 투명 유전막 영역(20), 은을 포함하는 제1 적외선 반사막 영역(100), 티타늄을 포함하는 제1 차단막 영역(105), 아연 주석 산화물을 포함하는 제2 투명 유전막 영역(40), 은을 포함하는 제2 적외선 반사막 영역(200), 티타늄을 포함하는 제2 차단막 영역(205), 아연 주석 산화물을 포함하는 제3 투명 유전막 영역(60), 은을 포함하는 제3 적외선 반사막 영역(300), 티타늄을 포함하는 제3 차단막 영역(305), 및 아연 주석 산화물을 포함하는 층상에 실리콘 니트라이드를 포함하는 가장 바깥쪽의 층을 포함하는 제4 투명 유전막 영역(80)을 포함하는 코팅(7)을 증착시키기 위해 사용된다.

도 6을 계속하여 참조하면, 기판(12)은 코팅장치의 시작부에 위치되고, 제1 코트 구역 CZ1로 운반(예를 들어, 수송 롤러(10)를 따라 기판을 수송)된다. 이러한 코트 구역 CZ1에는 C1 내지 C3의 3개의 스퍼터링 챔버(또는 "베이")가 제공되고, 이는 아연 주석 산화물을 포함하는 제1 투명 유전막 영역(20)을 증착시키기 위해 집합적으로 적합화된다. 이러한 3개 베이 모두에는 아연 및 주석의 화합물을 포함하는 스퍼터링 표적이 제공된다. 이러한 베이 각각은 2개의 원통형 스퍼터링 표적을 지니는 것으로 예시되어 있으나, 수 및 형태(예를 들어, 원통형 대 평면형)는 필요시 변형될 수 있다. 이러한 첫번째의 6개의 표적이 아연 및 주석을 포함하는 산화물 막의 형태의 제1 투명 유전막 영역(20)을 증착시키기 위해 산화 분위기 하에서 스퍼터링된다. 여기서 산화 분위기는 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 산소(예를 들어, 약 100% O₂)를 필수 성분으로 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 분위기는 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다. 하기의 표 4를 참조로 하여, 약 36.7 kW의 전력이 첫번째 2개의 표적에 적용되고, 약 34.6 kW의 전력이 두번째 2개의 표적에 적용되고, 약 35.5 kW의 전력이 세번째 2개의 표적에 적용된다. 기판(12)이 분당 약 310 인치의 속도로 6개 모두의 상기 표적 아래로 운반되면서, 상기 언급된 전력 수준에서 각각의 표적이 스퍼터링됨으로써, 아연 및 주석을 포함하고 약 159 옹스트롬의 두께를 지니는 산화물 막 형태로 제1 투명 유전막 영역(20)이 증착된다.

이후, 기판(12)은 제2 코트 구역 CZ2로 운반되고, 여기서 제1 적외선 반사막 영역(100)이 제1 투명 유전막 영역(20) 상에 직접 적용된다. 제2 코트 구역 CZ2에는 비활성 분위기(예를 들어, 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 아르곤)가 제공된다. 이러한 코트 구역 CZ2의 활성 스퍼터링 베이 C4 및 C5는 각각 평면형의 표적을 지니지만, 표적의 수 및 형태는 변경될 수 있다. 베이 C4의 표적은 금속 은 표적인 반면, 베이 C5의 표적은 금속 티타늄 표적이다. 기판이 분당 약 310 인치의 속도로 은 표적 밑으로 운반되면서, 약 7.1 kW의 전력에서 상기 표적이 스퍼터링됨으로써, 약 122 옹스트롬의 두께를 지니는 은 막의 형태의 제1 적외선 반사막 영역(20)이 증착된다. 이후, 기판이 베이 C5 내의 티타늄 표적 아래로 운반되면서, 약 7.8 kW의 전력에서 상기 표적이 스퍼터링됨으로써, 티타늄을 포함하고 약 20 옹스트롬의 두께를 지니는 막 형태로 제1 차단막 영역(105)이 증착된다.

이후, 상기 기판(12)은 제3 코트 구역 CZ3, 제4 코트 구역 CZ4, 및 제5 코트 구역 CZ5을 통해 운반되고, 이러한 구역들에서 제2 투명 유전막 영역(40)이 아연 및 주석을 포함하는 산화물 막의 형태로 적용된다. 제3 CZ3 및 제4 CZ4 코트 구역 각각은 3개의 활성 스퍼터링 베이를 지닌다. 제5 코트 구역 CZ5는 두개의 활성 스퍼터링 베이(사용하지 않는 베이 및/또는 진로에 따른 코트 구역일 수 있음)를 지닌다. 베이 C6 내지 C13에는, 아연 및 주석의 화합물을 각각 포함하는(즉, 아연 및 주석의 화합물을 포함하는 스퍼터링가능한 표적 물질을 포함하는) 2개의 원통형 표적이 마운팅되어 있다. 이러한 스퍼터링 베이 C6-C13의 각각에는 산화 분위기가 제공된다. 예를 들면, 제3 CZ3, 제4 CZ4, 및 제5 CZ5 코트 구역 내의 산화 분위기는 각각 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 산소(예를 들어, 약 100% O₂)를 필수 성분으로 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 분위기중 하나 이상은 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다.

하기 표 4에 나타낸 바와 같이, 약 50.2 kW의 전력이 제3 코트 구역 CZ3 내의 첫번째 2개의 표적에 적용되고, 약 45.1 kW의 전력이 제3 코트 구역 CZ3 내의 두번째 2개의 표적에 적용되고, 약 49.5 kW의 전력이 제3 코트 구역 CZ3 내의 세번째 2개의 표적에 적용된다. 여기서, 약 53.1 kW의 전력이 제4 코트 구역 CZ4 내의 첫번째 2개의 표적에 적용되고, 약 47.7 kW의 전력이 제4 코트 구역 CZ4 내의 두번째 2개의 표적에 적용되고, 약 44.8 kW의 전력이 제4 코트 구역 CZ4 내의 세번째 2개의 표적에 적용된다. 추가로, 약 49.0 kW의 전력이 제5 코트 구역 CZ5 내의 첫번째 2개의 표적에 적용되고, 약 45.6 kW의 전력이 제5 코트 구역 CZ5 내의 두번째 2개의 표적에 적용된다. 기판(12)이 코트 구역 3-5(즉, CZ3 내지 CZ5) 내의 상기 언급된 모든 표적 아래로 운반되면서, 분당 약 310 인치의 속도로 기판이 운반되고 상기 언급된 전력 수준에서 각각의 표적이 스퍼터링되어, 제2 투명 유전막 영역(40)이 아연 및 주석을 포함하고 약 562 옹스트롬의 두께를 지니는 산화물 막의 형태로 적용된다.

이후, 상기 기판(12)이 제6 코트 구역 CZ6로 운반되고, 여기서 제2 투명 유전막 영역(40) 상에 직접 제2 적외선 반사막 영역(200)이 적용된다. 제6 코트 구역 CZ6은 비활성 분위기(예를 들어, 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 아르곤)를 지닌다. 이러한 코트 구역 CZ6 내의 스퍼터링 베이 C14 및 C15는 각각 평면형의 표적을 지닌다. 베이 C14 내의 표적은 금속 은 표적이고, 챔버 C15 내의 표적은 금속 티타늄 표적이다. 약 8.9 kW의 전력이 은 표적에 적용되면서, 기판이 분당 약 310 인치의 속도로 상기 표적 아래로 운반되어, 약 149 옹스트롬의 두께를 지니는 금속 은 막으로서 제2 적외선 반사막 영역(200)이 증착된다. 이후, 기판이 약 8.1 kW의 전력이 적용되는 베이 C15 내의 금속 티타늄 표적 아래로 운반(동일한 속도로 운반)되어, 티타늄을 포함하고 약 20 옹스트롬의 두께를 지니는 제2 차단막 영역(205)이 증착된다.

이후, 기판(12)이 제7 코트 구역 CZ7, 제8 코트 구역 CZ8, 및 제9 코트 구역 CZ9을 통해 운반되고, 여기서 집합적으로 제3 투명 유전막 영역(60)이 적용된다. 이러한 코트 구역 각각은 3개의 스퍼터링 베이를 지니고, 상기 각각의 베이에는 2개의 원통형 표적이 제공된다(베이 C16 내지 C18은 CZ7에 존재하고, 베이 C19 내지 C21은 CZ8에 존재하고, 베이 C22 내지 C24는 CZ9에 존재함). 여기서 표적은 모두 아연 및 주석의 화합물인 스퍼터링가능한 물질을 포함한다. 이러한 코트 구역 각각에는 산소(예를 들어, 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 약 100%의 O₂)를 필수 성분으로 포함하는 산화 분위기가 제공된다. 대안적으로, 상기 분위기는 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다.

약 50.3 kW의 전력이 제7 코트 구역 CZ7 내의 첫번째 두개의 표적에 적용되고, 약 45.5 kW의 전력이 제7 코트 구역 CZ7 내의 두번째 두개의 표적에 적용되고, 약 48.9 kW의 전력이 제7 코트 구역 CZ7 내의 세번째 두개의 표적에 적용된다. 약 52.5 kW의 전력이 제8 코트 구역 CZ8 내의 첫번째 두개의 표적에 적용되고, 약 48.2 kW의 전력이 제8 코트 구역 CZ8 내의 두번째 두개의 표적에 적용되고, 약 44.7 kW의 전력이 제8 코트 구역 CZ8 내의 세번째 두개의 표적에 적용된다. 약 49.0 kW의 전력이 제9 코트 구역 CZ9 내의 첫번째 두개의 표적에 적용되고, 약 45.5 kW의 전력이 제9 코트 구역 CZ9 내의 두번째 두개의 표적에 적용되고, 약 47.8 kW의 전력이 제9 코트 구역 CZ9 내의 세번째 두개의 표적에 적용된다. 기판(12)이 분당 약 310인치의 속도로 상기 모든 표적 아래(즉, CZ7 내지 CZ9 내의 모든 표적 아래)로 운반되면서, 상기 언급된 전력 수준에서 각각의 표적이 스퍼터링되어, 아연 및 주석을 포함하고 약 655 옹스트롬의 두께를 지니는 산화물 막으로서 제3 투명 유전막 영역(60)이 적용된다.

이후, 상기 기판(12)은 제10 코트 구역 CZ10으로 운반되고, 여기서 제3 적외선 반사막 영역(300)이 적용된다. 이러한 코트 구역 CZ10은 비활성 분위기(예를 들어, 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 아르곤)를 함유한다. 이러한 코트 구역 CZ10 내의 활성 베이 C25, C26에는 각각 평면형 표적이 제공된다. 베이 C25 내의 표적은 금속 은 표적이고, 베이 C26 내의 표적은 금속 티타늄 표적이다. 약 12.6 kW의 전력이 은 표적에 적용되면서, 기판이 분당 약 310 인치의 속도로 상기 표적 아래로 운반됨으로써, 약 206 옹스트롬의 두께를 지니는 은 막으로서 제3 적외선 반사막 영역(300)이 증착된다. 이후, 기판은 챔버 C26 내의 티타늄 표적 아래로 운반되면서, 약 8.1 kW의 전력 수준에서 표적이 스퍼터링되어, 티타늄을 포함하고 약 20 옹스트롬 두께를 지니는 막의 형태로 제3 차단막 영역(305)이 증착된다.

이후, 기판(12)이 제11 코트 구역 CZ11, 제12 코트 구역 CZ12, 및 제13 코트 구역 CZ13을 통해 운반되고, 여기서 집합적으로 제4 투명 유전막 영역(80)의 내부 부분이 증착된다. 제11 코트 구역 C11은 3개의 스퍼터링 베이를 지니고, 이들 각각은 2개의 원통형 표적을 지닌다(베이 C27 내지 C29가 CZ11에 존재함). 제12 코트 구역 CZ12는 단지 하나의 활성 스퍼터링 베이 C30을 지니고, 이러한 베이 C30에는 2개의 원통형 표적이 제공된다. 제13 코트 구역 CZ13은 3개의 스퍼터링 베이를 지니고, 이러한 베이 각각에는 2개의 원통형 표적이 제공된다(베이 C31 내지 C33이 CZ13에 존재함). 코트 구역 CZ11 내지 CZ13 내의 상기 언급된 표적 각각은 아연 및 주석의 화합물인 스퍼터링가능한 표적 물질을 포함한다. 코트 구역 CZ11 내지 CZ13에는 모두 산화 분위기가 제공되며, 각각의 산화 분위기는 산소(예를 들어, 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 약 100% O₂)를 필수 성분으로 포함한다. 대안적으로, 이러한 분위기중 하나 이상은 아르곤 및 산소를 포함할 수 있다.

약 17.9 kW의 전력이 제11 코트 구역 CZ11 내의 첫번째 두개의 표적에 적용되고, 약 21.1 kW의 전력이 제11 코트 구역 CZ11 내의 두번째 두개의 표적에 적용되고, 약 19.6 kW의 전력이 제11 코트 구역 CZ11 내의 세번째 두개의 표적에 적용된다. 약 20.1 kW의 전력이 제12 코트 구역 CZ12 내의 두개의 표적에 적용된다. 약 21.5 kW의 전력이 제13 코트 구역 CZ13 내의 첫번째 두개의 표적에 적용되고, 약 19.4 kW의 전력이 제13 코트 구역 CZ13 내의 두번째 두개의 표적에 적용되고, 약 19.3 kW kW의 전력이 제13 코트 구역 CZ13 내의 세번째 두개의 표적에 적용된다. 기판(12)이 분당 약 310 인치의 속도로 CZ11 내지 CZ13 내의 상기 언급된 모든 표적 아래로 운반되면서, 상기 언급된 전력 수준으로 상기 표적 각각이 스퍼터링되어, 아연 및 주석을 포함하고 약 236 옹스트롬의 두께를 지니는 산화물 막으로서 제4 투명 유전막 영역(80)의 내부 부분이 적용된다.

최종적으로, 기판이 제14 코트 구역 CZ14으로 운반되고, 여기서 제4 투명 유전막 영역(80)의 가장 바깥쪽의 부분이 적용된다. 이러한 구역 CZ14는 3개의 스퍼터링 베이 C34-C36을 지니고, 이러한 각각의 베이는 선택적으로 약간의 아르곤과 함께 약 4 x 10^-3 mbar의 압력의 질소 분위기를 함유한다. 이러한 코트 구역 CZ14 내의 베이 C34 내지 C36에는 각각 2개의 원통형 표적이 제공된다. 이러한 표적의 각각은 소량의 알루미늄을 지닌 실리콘의 스퍼터링가능한 표적 물질을 포함한다. 약 31.9 kW의 전력이 제14 코트 구역 CZ14 내의 첫번째 2개의 표적에 적용되고, 약 34.0 kW의 전력이 제14 코트 구역 CZ14 내의 두번째 2개의 표적에 적용되고, 약 37.4 kW의 전력이 제14 코트 구역 CZ14 내의 세번째 2개의 표적에 적용된다. 기판(12)이 분당 약 310인치의 속도로 CZ14 내의 모든 표적 아래로 운반되면서, 상기 언급된 전력 수준에서 상기 표적 각각이 스퍼터링되어, 실리콘 및 소량의 알루미늄을 포함하고 약 101 옹스트롬의 두께를 지니는 니트라이드 막으로서 제4 투명 유전막 영역(80)의 가장 바깥쪽의 부분이 적용된다.

베이	전력(kW)	베이	전력(kW)	베이	전력(kW)	베이	전력(kW)
C1	36.7	C11	44.8	C21	44.7	C31	21.5
C2	34.6	C12	49	C22	49	C32	19.4
C3	35.5	C13	45.6	C23	45.5	C33	19.3
C4	7.1	C14	8.9	C24	47.8	C34	31.9
C5	7.8	C15	8.1	C25	12.6	C35	34
C6	50.2	C16	50.3	C26	8.1	C36	37.4
C7	45.1	C17	45.5	C27	17.9
C8	49.5	C18	48.9	C28	21.1
C9	53.1	C19	52.5	C29	19.6
C10	47.7	C20	48.2	C30	20.1

본 발명의 몇몇 바람직한 구체예가 기술되었으나, 본 발명의 사상 및 첨부된 청구항의 범위에 벗어남이 없이 다양한 변화, 적합화 및 변형이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.

도 1은 시판되는 이중 은 저-방사율 코팅의 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅의 스펙트럼 특성을 나타내는 그래프이다.

도 3은 시판되는 이중 은 저-방사율 코팅에 비한 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅의 스펙트럼 특성을 비교하는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅을 지니는 기판의 개략적인 횡단면 측면도이다.

도 5는 본 발명의 특정 구체예에 따른 고 적외선 반사 코팅을 지니는 다중판 단열 유리 유닛의 부분적으로 이탈된 개략적인 횡단면 측면도이다.

도 6은 본 발명의 특정 구체예에서 사용된 코팅장치의 개략적인 횡단면 측면도이다.

Claims

두께를 지니는 제1 적외선 반사막 영역, 두께를 지니는 제2 적외선 반사막 영역, 및 두께를 지니는 제3 적외선 반사막 영역을 포함하는 저-방사율 코팅을 지니는 주요 표면을 가지는 기판으로서, 제3 적외선 반사막 영역의 두께가 제2 적외선 반사막 영역의 두께보다 크고, 제2 적외선 반사막 영역의 두께가 제1 적외선 반사막 영역의 두께보다 크고, 코팅이 상기 주요 표면으로부터 바깥쪽으로,

a) 제1 투명 유전막 영역;

b) 제1 적외선 반사막 영역;

c) 제2 투명 유전막 영역;

d) 제2 적외선 반사막 영역;

e) 제3 투명 유전막 영역;

f) 제3 적외선 반사막 영역; 및

g) 제4 투명 유전막 영역을 포함하고,

여기서, 제1, 제2 및 제3 적외선 반사막 영역이 각각 은을 포함하고, 코팅이 제2 적외선 반사막 영역의 두께 대비 제1 적외선 반사막 영역의 두께와 같은 제1 반사 영역비를 지니고, 코팅이 제3 적외선 반사막 영역의 두께 대비 제2 적외선 반사막 영역의 두께와 같은 제2 반사 영역비를 지니고, 상기 제1 및 제2 반사 영역비 모두가 0.83 미만이고, 상기 제1 및 제2 반사 영역비 중 하나 이상이 0.80 미만이고, 상기 3개의 적외선 반사막 영역 중 하나 이상의 두께는 175 옹스트롬 초과이고, 상기 3개의 적외선 반사막 영역의 두께는 코팅된 기판에 0.3 미만의 T₇₄₀을 제공하고, 및 상기 기판은 적어도 하나의 다른 유리면을 포함하는 다중판 단열 유리 유니트의 부분인 유리 판(pane)이고, 상기 코팅은 0.023 미만의 방사율을 갖고, 상기 다중판 단열 유리 유닛은 2.0 내지 2.5 사이의 가시광선-열 효율비를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
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제1항에 있어서, 저-방사율 코팅이 1,800 옹스트롬을 초과하는 전체 두께를 지님을 특징으로 하는 기판.
제1항에 있어서, 저-방사율 코팅이 1,900 옹스트롬을 초과하는 전체 두께를 지님을 특징으로 하는 기판.
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제1항에 있어서, 적외선 반사막 영역 중 하나 이상의 두께가 200 옹스트롬을 초과함을 특징으로 하는 기판.
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제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 적외선 반사막 영역이 은을 필수 성분으로 각각 포함하는 은 층이고, 이러한 3개의 은 층이 코팅에서 유일한 은 층임을 특징으로 하는 기판.
제19항에 있어서, 상기 기판은 적어도 1 미터의 장축 치수부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.