KR101997942B1 - 외측 반사율을 증가시키기 위해서 설계된, 기능성 층 상에 흡수층을 갖는 저-e 코팅을 포함하는 코팅된 제품 - Google Patents
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Abstract
코팅된 제품은 기능성 층(IR 반사층) 상에 흡수층이 배치된 저-E 코팅을 포함하고, 코팅이 증가된 외측 반사율 (예를 들면, IG 윈도우 유닛에서의 외측 반사율) 및 양호한 선택성을 갖도록 설계된다. 특정한 실시형태에서, 흡수층은 금속성 또는 실질적으로 금속성을 갖고, 2개의 IR 반사층 중 하부 IR 반사층의 상부에 위치하고 직접 접촉한다. 특정한 예의 실시형태에서, 질화물-기반 층 (예를 들면, 실리콘 질화물 등)은 열처리(예를 들면, 열 템퍼링, 열 굽힘, 및/또는 열 신장) 중에 흡수층의 산화를 저하하거나 방지하기 위해서 흡수층의 상부에 위치하고 직접 접촉해서, 예측 가능한 착색, 높은 외측 반사율, 및/또는 양호한 선택도가 달성될 수 있다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 코팅된 제품은 절연 유리 (IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 그 외의 형태의 윈도우, 또는 임의의 그 외의 적합한 용도에 관련해서 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 저-E 코팅(Low-emissivity coating)을 포함하는 코팅된 제품에 관한 것이다. 특정한 예의 실시형태에서, 저-E 코팅의 흡수층은 기능성 층(IR 반사층)의 상부에 위치되어, 증가된 외측 반사율 (예를 들면, IG 윈도우 유닛에서의 외측 반사율) 및/또는 증가된 유리측 반사율(예를 들면, 모노리식으로 측정된 유리측 반사율), 및 양호한 선택도를 갖도록 설계된다. 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층은 금속성 또는 실질적으로 금속성을 갖고, 2개의 IR 반사층 중 하부의 IR 반사층의 상부에 위치하고 직접 접촉한다. 특정한 예의 실시형태에서, 질화물-기반 층 (예를 들면, 실리콘 질화물 등)은, 열처리(예를 들면, 열 템퍼링, 열 굽힘, 및/또는 열 신장) 중에, 흡수층의 산화를 저하하거나 방지하기 위해서, 흡수층의 상부에 위치하고 직접 접촉해서, 열 처리 후, 예측 가능한 착색, 높은 외측 반사율, 및/또는 양호한 선택도가 달성될 수 있다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 코팅된 제품은 절연 유리 (IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 그 외의 형태의 윈도우, 또는 임의의 그 외의 적합한 용도에 관련해서 사용될 수 있다.
해당 분야에서, 코팅된 제품이 절연 유리(IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 등과 같은 윈도우 용도에서 사용되는 것은 공지되어 있다. 특정한 예에서, 템퍼링, 굽힘, 등의 목적을 위해서, 이러한 코팅된 제품을 열처리(예를 들면, 열 템퍼링, 열 굽힘 및/또는 열 신장)하는 것이 바람직하다는 것은 공지되어 있다.
특정한 예에서, 코팅된 제품의 설계자들은 양호한 선택도, 바람직한 가시광선 투과율, 낮은 방출성 (또는 방출도) 및 낮은 시트 저항(Rs)과 함께, 심미적 목적을 위해서, 높은 외측 반사율의 조합을 종종 시도하고 있다. 이러한 코팅된 제품은, 낮은 방출성(low-E) 및 낮은 시트 저항 특징에 의해서, 상당량의 IR 방사를 막고, 예를 들면, 차량 또는 건물 인테리어의 바람직하지 않은 가열을 줄일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 코팅된 제품의 열 처리는, 적어도 580℃, 바람직하게 적어도 약 600℃, 및 더 바람직하게 적어도 620℃를 요구한다. 이러한 높은 온도에서 (예를 들면, 5분 내지 10분 이상 동안)사용하면, 종종 코팅이 파손되고, 바람직하지 않게 외측 가시광선 반사율이 낮아지며 및/또는 상기 바람직한 특징의 하나 이상이 바람직하지 않게 상당히 열화된다.
미국 특허 문헌 제 2005/0202254호 (본원에 참조로 포함됨)는 유리 기판 상에, 유리기판으로부터 외측으로, 다음의 층을 갖는 코팅된 제품을 개시한다.
층
유리기판
TiO2
Si3N4
ZnO
Ag
NiCrOx
SnO2
Si3N4
SnO2
ZnO
Ag
NiCrOx
SnO2
Si3N4
상기 코팅된 제품은 열처리 가능하고, 바람직하고 양호한 다수의 특징이 있지만, 코팅된 제품이 IG 윈도우 유닛에 사용되는 경우, 바람직하지 않게 낮은 외측 가시광선 반사율과 관련하여 문제가 있다. 특히, 미국 특허 제 2005/0202254호에서는, 코팅을 갖는 IG 윈도우 유닛은 1 내지 12%만의 외측 유리측 가시광선 반사율을 실현할 수 있다고 기재되어 있다.
또 다른 예로서, 미국 특허 제8,017,243호의 코팅된 제품은 다수의 소망의 및 양호한 특징이 있지만, 바람직하지 않게 낮은 외측 또는 유리측 반사 가시광선 반사율과 관련하여 문제가 있다. 특히, 미국 특허 제8,017,243호의 표에서는, 코팅을 갖는 IG 윈도우 유닛은 1 내지 14%만의 외측 유리측 반사율을 실현할 수 있다고 표시되어 있다(RgY 값 참조).
또 다른 예에서, 미국 특허 제7,419,725호의 코팅된 제품은 다수의 바람직하고 양호한 특징이 있지만, 바람직하지 않게 낮은 외측 또는 유리측 반사 가시광선 반사율과 관련하여 문제가 있다. 특히, 미국 특허 제7,419,725호의 실시예 1 내지 2에서는, 코팅을 갖는 IG 윈도우 유닛은 16.9 내지 17.7% 만의 외측 유리측 가시광선 반사율을 실현하는 것으로 나타난다.
상기의 점에서, 당업자는 해당 기술분야에서 많은 바람직한 광학 특징(예를 들면, 낮은 방출성 및 바람직한 가시광선 투과율과 함께, IG 윈도우 유닛에서 높은 외측 유리측 가시광선 반사율)을 갖는 코팅된 제품이 필요하다는 것을 알 것이다.
본 발명은 저-E 코팅을 포함하는 코팅된 제품에 관한 것이다. 특정한 예의 실시형태에서, 저-E 코팅의 흡수층은 기능성 층(IR 반사층)의 상부에 위치하고, 코팅이, 소망의 가시광선 투과율, 선택도, 낮은 SHGC(solar heat gain co-efficient), 및 낮은 방출성과 함께, 증가된 외측 가시광선 반사율 (예를 들면, IG 윈도우 유닛에서의 외측 가시광선 반사율) 및/또는 증가된 유리측 가시광선 반사율(예를 들면, 모노리식으로 측정된 유리측 가시광선 반사율)을 갖도록 설계된다. 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층은 금속성 또는 실질적으로 금속성을 갖고, 2개의 IR 반사층 중 하부의 IR 반사층의 상부에 위치하고 직접 접촉한다. 특정한 예의 실시형태에서, 금속성 또는 실질적으로 금속성인 흡수층(예를 들면, NiCr)의 두께는 약 25 내지 50 옹스트론이다. 놀랍게도, 이것은 바람직한 가시광선 투과율 및 낮은 방출성을 유지하면서, IG 윈도우 유닛 용도에서 외측 가시광선 반사율을 증가시키고 및/또는 모노리식으로 측정된 유리측 가시광선 반사율을 증가시키는 것을 알아냈다. 특정한 예의 실시형태에서, 질화물-기반 층 (예를 들면, 실리콘 질화물 등)은 열처리(예를 들면, 열 템퍼링, 열 굽힘, 및/또는 열 신장) 중에, 흡수층의 산화를 저하하거나 방지하기 위해서 흡수층의 상부에 위치하고 직접 접촉해서, 열 처리 후, 예측 가능한 착색, 높은 외측 반사율, 및/또는 양호한 선택도가 달성될 수 있다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 코팅된 제품은 절연 유리 (IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 그 외의 형태의 윈도우, 또는 임의의 그 외의 적합한 용도에 관련해서 사용될 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅된 제품을 제공하고, 코팅은
은을 함유하는 제 1 적외선(IR) 반사층 및 제 2 IR 반사층 - 제 1 IR 반사층은 제 2 IR 반사층보다 유리 기판에 더 가깝게 위치하고, 은을 함유하는 제 1 IR 반사층은 제 1 아연 산화물 함유층의 상부에 위치하고 직접 접촉함 -;
제 1 IR 반사층의 상부에 위치하고 직접 접촉하는 실질적으로 금속성인 흡수층;
실질적으로 금속성인 흡수층의 상부에 위치하고 직접 접촉하는 질화물(nitride) 함유층;
질화물 함유층의 상부에 위치하는 금속 산화물 함유층; 및
제 2 IR 반사층의 상부에 위치하는, 적어도 하나의 유전층(dielectric layer )
을 포함하고,
코팅은 시트 저항이 3.0 ohms/square 이하이고, 모노리식으로 측정된 코팅된 제품은 가시광선 투과율이 약 20 내지 70%이고 유리측 가시광선 반사율이 적어도 20%이다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅된 제품은 열처리(예를 들면, 코팅이 유리 기판 상에 있는 경우에 템퍼링이 실시되도록 하는 열 템퍼링)될 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅된 제품은 IG 윈도우 유닛에서 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 예의 실시형태에 따르는 코팅된 제품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예의 실시형태에 따르는 IG 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예의 실시형태에 따르는 IG 유닛의 단면도이다.
본원에서 코팅된 제품은 다수의 용도, 예를 들면, IG 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 모노리식 건축물의 윈도우, 거주공간의 윈도우, 및/또는 하나 또는 다수의 유리 기판을 포함하는 임의의 그 외의 적합한 용도에서 사용될 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 코팅은 이중-은 스택을 포함하지만, 본 발명은 이러한 모든 예에 의해서 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 다수의 IR 반사층(예를 들면, 이격된 2개의 은-기반 층)을 갖는, 열처리(HT) 코팅된 제품 및/또는 비-열처리(non-HT) 코팅된 제품은 시트 저항(Rs)이 3.0 이하(바람직하게 2.5 이하, 더 바람직하게 2.0 이하, 가장 바람직하게 1.7 이하)인 것을 실현할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 열처리(HT) 전 및/또는 후, 모노리식 형태로 측정되는, 본원에 기재된 코팅된 제품은 가시광선 투과율(Ill. C, 2 degree)이 약 20 내지 70%, 바람직하게 약 30 내지 60%, 더 바람직하게 약 35 내지 55%, 가장 바람직하게 약 40 내지 50%인 것을 실현할 수 있다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서(열처리 또는 비-열처리), 코팅된 제품이 또 다른 유리 기판에 커플링되어 IG 윈도우 유닛을 형성하는 경우, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 IG 윈도우 유닛 코팅된 제품은 가시광선 투과율이 약 20 내지 70%, 바람직하게 약 30 내지 60%, 더 바람직하게 약 35 내지 55%, 가장 바람직하게 약 40 내지 50%, 가장 바람직하게 약 41 내지 46%인 것을 실현할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 열처리 후 및/또는 전에 모노리식 형태로 측정되는, 유리측 가시광선 반사율(RgY%)는 필름측 가시광선 반사율(RfY%)보다 상당히 높다(예를 들면, 적어도 약 5% 이상, 바람직하게 적어도 약 10 또는 15% 이상). 예를 들면, 유리측 가시광선 반사율이 24%이고, 필름측 가시광선 반사율이 12%이면, 유리측 가시광선 반사율은 필름측 가시광선 반사율보다 12% 높다(24%-12%=12%). 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 열처리 후 및/또는 전에, 모노리식 형태로 측정되는, 본원에 기재된 코팅 제품은 유리측 가시광선 반사율이(RgY%)이 적어도 20%, 바람직하게 20 내지 50%, 더 바람직하게 약 20 내지 40%, 더 바람직하게 20 내지 35%, 훨씬 더 바람직하게 22 내지 35%, 가장 바람직하게 24 내지 30%인 것을 실현할 수 있다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서(열처리 또는 비-열처리), 코팅된 제품이 또 다른 유리 기판에 커플링되어 IG 윈도우 유닛을 형성하는 경우, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 IG 윈도우 유닛 코팅된 제품은 유리측 가시광선 반사율(RgY%)이 적어도 20%, 바람직하게 약 20 내지 50%, 더 바람직하게 20 내지 40%, 더 바람직하게 20 내지 35%, 훨씬 더 바람직하게 22 내지 35%, 훨씬 더 바람직하게 23 내지 30%, 훨씬 더 바람직하게 24 내지 29% 및 가장 바람직하게 약 25 내지 27%)인 것을 실현할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅에 의해서, IG 유닛은, 또한 본원에 기재된 임의의 실시형태와 조합해서, SHGC가 0.27 미만, 바람직하게 0.25 미만, 가장 바람직하게 0.24 미만일 수 있다.
본원에 기재된 "열처리" 및 "열처리하는 것"은 코팅된 제품을 유리-포함 제품의 열 템퍼링, 열 굽힘 및/또는 열 신장을 달성하는 데에 충분한 온도까지 가열하는 것을 의미한다. 이 정의는, 코팅된 제품을, 예를 들면, 적어도 약 580℃, 바람직하게 600℃의 온도에서 오븐 또는 퍼니스에서 열 템퍼링, 굽힘 및/또는 열 신장을 하는 데에 충분한 기간 동안 가열하는 것을 포함한다. 특정한 예에서, HT는 적어도 약 4 내지 5 분 동안 실시될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 코팅된 제품은 열처리되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 예의 비제한 실시형태에 따르는 코팅된 제품의 측 단면도이다. 코팅된 제품은 기판(1)(예를 들면, 두께가 약 1.0 내지 10.0 mm, 바람직하게 약 1.0 mm 내지 7.0 mm, 더 바람직하게 약 5 내지 7 mm, 예시의 두께가 약 6 mm인, 투명, 녹색, 청동색, 또는 청녹색 유리 기판) 및 기판(1) 상에 직접 또는 간접적으로 제공되는 저-E 코팅(또는 층 시스템)(30)을 포함한다. 코팅(또는 층 시스템)(30)은, 예를 들면, 헤이즈 감소용 Si-풍부 형태의 Si3N4(특정한 예에서 알루미늄과 같은 그 외의 물질로 도프되거나 되지 않을 수 있는 것), 또는 본 발명의 다른 실시형태에서 임의의 다른 적합한 화학양론 실리콘 질화물일 수 있는 하부 유전의 실리콘 질화물-기반 및/또는 실리콘 질화물 함유층(3), 제 1 하부 유전의 접촉층(7)(이는 하부 IR 반사층(9)과 접촉함), 제 1 전도성(바람직하게 금속성) 적외선(IR) 반사층(9), IR 반사층(9)의 상부에 위치하고 직접 접촉하는, 금속성 또는 실질적으로 금속성인 흡수층(4)(예를 들면, NiCr 등의 또는 NiCr를 포함하는 것), 흡수층(4)의 상부에 위치하고 직접 접촉하는 유전의 실리콘 질화물-기반 및/또는 실리콘 질화물-포함 층(14), 주석 산화물-기반 및/또는 주석 산화물 함유 내부층(15), 제 2 하부 유전 접촉층(17)(이는 IR 반사층(19)에 접촉함), 제 2 전도성(바람직하게 금속성) IR 반사층(19), 상부 접촉층(21)(IR 반사층(19)에 접촉함), 유전층(23), 및 최종적으로 보호 유전층(25)을 포함한다. "접촉"층(7, 17, 21)은 각각 적어도 하나의 IR 반사층(예를 들면, Ag-기반 층)에 접촉한다. 저-E(즉, 낮은 방출성) 코팅(30)을 구성하는 상기 층(3 내지 25)이 유리 또는 플라스틱 기판(1)에 제공된다. 특정한 예의 실시형태에서, 하부 IR 반사층(9)과 유리 기판(1) 사이에, 유전의, 높은 인덱스층(예를 들면, TiO2 층)은 존재하지 않았다("높은 인덱스 층" 은 굴절률 n이 약 2.15보다 높은 층을 의미한다).
특정한 예의 실시형태에서, 문제를 해결하는 방법은, 예를 들면, 열처리(예를 들면, 열 템퍼링) 공정 후, 유리측 반사율(RgY)과 필름측 반사율(RfY) 의 차이가 큰 코팅을 형성하는 것이다. 일반적으로, 이중의 은 코팅 디자인을 사용하면, 유리측 반사율과 필름측 반사율의 차이는 작다. 시판 시장의 특정한 부분과 같은 특정 시장에서는 이러한 큰 차이가 심미적으로 바람직하다. 따라서, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 코팅된 제품은 낮은 필름측 가시광선 반사율을 유지하면서 높은, 거울 같은, 유리측 가시광선 반사율을 갖도록 설계되었다. 종래에는 일부 단일 은 코팅이 이것을 가능하게 하였으나, 본 발명의 특정한 예의 실시형태는 이것을 실현가능하게 하는 다수의 은 코팅에 관한 것이다. 이러한 단일 은 코팅의 결점은 0.29의 다소 높은 태양열 게인 계수(SHGC)를 갖는 경향이 있고, 높은 태양 로드가 통상적인 경우에 제안되는 에너지 코드 규격(SHGC<0.25)을 충족시킬 수 없다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태는 SHGC가 약 0.23을 제공함으로써 에너지 코드 규격을 충족시키면서, 본원에 검토된 높은 반사 차이의 심미성을 유지한다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 하부의 은 위에 "투명한" NiCrOx 층 대신에, 금속성 또는 실질적으로 금속성 NiCr 흡수층을 사용해서, 열처리 후에 높은 RgY/RfY 차이를 실현할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 가열 공정 중에 하부의 은 상부의 NiCr이 NiCrOx 로 상당히 산화되는 것을 피하기 위해서, 실리콘 질화물과 같은 질화물 층이 NiCr 흡수층의 상에 직접 배치된다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서, 가열 중에 전달된 헤이즈를 줄이거나 감소시키고 광학 특성을 유지하기 위해서, 소량의 질소(50 mL)를 하부의 은 상부의 흡수층에 직접 도입할 수 있다. 질소는 NiCr의 중간의 광학 특성에 거의 영향을 미치지 않지만, 가열 중에 금속성 또는 실질적으로 금속성을 유지할 수 있다.
모노리식 예에서, 코팅된 제품은 도 1에서 도시된 바와 같이 하나의 유리 기판(1)만을 포함한다. 그러나, 본원에 기재된 모노리식 코팅된 제품은 적층된 차량 차폐판, IG 윈도우 유닛 등과 같은 장치에서 사용될 수 있다. IG 윈도우 유닛에 대해서, IG 윈도우 유닛은 2개의 이격된 유리 기판을 포함할 수 있다. 예시의 IG 윈도우 유닛은 미국특허 제7,189,458호에서 도시되어 기재되고, 그 전체 내용은 참조로 포함되어 있다. 예시의 IG 윈도우 유닛은, 예를 들면, 도 1에 도시된, 코팅된 유리 기판(1)이, 스페이서, 씰란트 등을 통해서 한정된 갭을 갖도록, 또 다른 유리 기판에 커플링된 것을 포함한다. IG 유닛 실시형태에서 기판 사이의 갭은, 특정한 예에서 아르곤(Ar)과 같은 기체로 충진될 수 있다. 예시의 IG 유닛은 한 쌍의, 이격된 투명한 유리 기판을 포함하고, 각각의 두께는 약 3 내지 7 mm(예를 들면, 6mm)이고, 2개의 기판 중 하나는 특정한 예에서 코팅(30)으로 코팅되고, 기판 사이의 갭은 약 5 mm 내지 30 mm, 바람직하게 10 내지 20 mm, 더 바람직하게 약 12 mm일 수 있다. 특정한 예에서, 코팅(30)은 갭을 대향하는 2개의 기판의 내부 표면에 제공되지만, 바람직한 실시형태에서, 코팅(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 외측 유리 기판(1)의 내부 표면에 제공된다. 예시의 IG 윈도우 유닛은 도 2에 도시되고, 예를 들면, 도 1에 도시된 코팅된 유리 기판(1)이 스페이서, 씰란트 등(4)을 통해 한정된 갭을 갖도록 또 다른 유리 기판(2)에 커플링된 것을 포함한다. 특정한 예에서, IG 유닛 실시형태에서 기판 사이의 갭(6)은 아르곤(Ar)과 같은 기체로 충진될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 갭(6)은 대기압 미만의 압력에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 특정한 예에서, 예시의 IG 유닛은 한 쌍의, 이격된 유리 기판(1 및 2)을 포함하는 데, 각각의 기판 두께는 6 mm이고, 2개의 기판 중 하나는 본원에 기재된 코팅(30)으로 코팅되고, 기판 사이의 갭(6)은 약 5 내지 30 mm, 바람직하게 약 10 내지 20 mm, 가장 바람직하게 약 12 내지 16 mm일 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅(30)은 도 2에 도시된 외측 유리 기판(1)의 내부의 표면(즉, 외측으로부터 표면 #2)에 제공되지만, 이는 본 발명의 또 다른 실시형태에서 그 외의 기판(2)에 제공될 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층(4)은 하부의 IR 반사층(9)의 상부에 위치하고 직접 접촉한다. 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층의 상부에 위치하고 직접 접촉하는 질화물 층(14)은 질화물-기반 층이고, 실질적으로 또는 전체 산화되지 않는다. 이것은, 흡수층이 열처리 중에 산화되는 것을 방지하는 것(또는 그 가능성 줄이는 것)을 도움으로써, 흡수층이 의도한 기능 중 하나를 실시하고, 특히 가시광의 적어도 약간의 양(예를 들면, 적어도 5%, 더 바람직하게 적어도 10%)를 흡수할 수 있다는 점에서 유리하다. 열처리 중에 흡수층이 너무 산화되면, 적절한 흡수층으로서 더 이상 기능하지 못하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층(4)은 Ni 및/또는 Cr(예를 들면, NiCr의 임의의 적합한 비율을 갖는 NiCr)이거나 이를 포함할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층(4)은 0 내지 10% 산소, 바람직하게 0 내지 5% 산소, 가장 바람직하게 0 내지 2%(원자%) 산소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 0 내지 20% 질소, 바람직하게 1 내지 15% 질소, 가장 바람직하게 1 내지 10% 질소(원자%)가 흡수층(4)에 제공될 수 있다. NiCr(예를 들면, 특정한 예의 실시형태에서, 경우에 따라, 질화물)는 흡수층(4)에 대한 바람직한 물질이지만, Ni 및/또는 Cr 대신에 또는 추가로 다른 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층(4)은 Ni, Cr, NiCrNx, CrN, ZrN 등이거나 이를 포함할 수 있다. 비-열처리 가능한 실시형태에서, 상기 물질은, 흡수/흡수하는 층(4), 또한 Ti, Zr, NiOx 등과 같은 그 외의 물질에 대해서 사용될 수 있다.
저-E 코팅의 흡수층(4)은, 코팅한 및/또는 코팅된 제품(특정한 실시형태에서 IG 유닛을 포함)이 소망의 가시광선 투과율, 선택도, 낮은 SHGC 및 낮은 방출성과 함께, 증가한 외측 (및/또는 유리측) 가시광선 반사율(예를 들면, IG 윈도우 유닛)을 갖도록 설계된다. 특정한 예의 실시형태에서, 금속성 또는 실질적으로 금속성인 흡수층(예를 들면, NiCr)(4)은 상부 접촉층(21)보다 얇고, 그 두께는 약 25 내지 80 옹스트론, 바람직하게 25 내지 50 옹스트롱, 더 바람직하게 약 30 내지 40, 가장 바람직하게 약 33 내지 37(예를 들면, 약 35 옹스트롱)이다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서, 흡수층(4)은 금속성을 갖거나 약간만 산화되는 반면, 상부 접촉층(21)은 상당히 산화된다(예를 들면, 적어도 약 50% 산화됨). 따라서, 흡수층(4)은 흡수층으로서 기능하고, 놀랍게도 코팅된 제품의 외측 또는 유리측 반사율을 상당히 증가시키는 반면, 상부 접촉층(21)은 흡수층으로 기능하지 못한다.
특정한 예의 실시형태에서, 금속성 또는 실질적으로 금속성인 흡수층(4)은, 열 처리(예를 들면, 열 템퍼링, 열 굽힘, 및/또는 열 신장) 중에 흡수층(4)의 산화를 줄이거나 방지하기 위해서, 금속성 또는 실질적으로 금속성 IR 반사층(9)과 질화물 층(14) 사이에 위치하고 직접 접촉해서, 열처리(HR) 후에 반사율 및 가시광선 투과율이 달성될 수 있다.
또한, 특정한 예의 실시형태에서, 주석 산화물이거나 주석 산화물을 포함하는, 금속 산화물-기반 및/또는 금속 산화물-포함 층(15)은 질화물-기반 층(14) 및 상부 적외선(IR) 반사층(19) 사이에 제공될 수 있고, 특히, 특정한 예에서, 질화물-기반 층(14)과 주석 산화물-기반 및/또는 주석 산화물-포함 접촉층(17) 사이에 적접 접촉해서 제공될 수 있다. 예를 들면, 이러한 주석 산화물-포함 내부층(15)을 사용하여 소망의 광학 특징을 달성할 수 있는 코팅된 제품을 생성하는 것을 발견했다.
본 발명의 특정한 실시형태에서, 유전층(3, 14, 및 25)은 실리콘 질화물이거나 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 실리콘 질화물층(3, 14 및 25)은 특히 코팅된 제품의 열처리 가능성, 예를 들면, 열 템퍼링 등을 개선시킬 수 있다. 이러한 층의 실리콘 질화물은 화학양론 형태(즉, Si3N4)이거나, 대체로 본 발명의 다른 실시형태에서의 Si-풍부 층일 수 있다. 예를 들면, 실리콘-기반 IR 반사층의 하부에서 아연 산화물 및/또는 주석 산화물과 결합하는 Si-풍부 실리콘 질화물(3)(및/또는 14)은, 특정한 다른 물질이 은 하부에 있는 경우에 비해서, 시트 저항을 감소시키는 방식으로 은이 증착될 수 있다(예를 들면, 스퍼터링 등을 통해 증착됨). 또한, Si-풍부 실리콘 질화물-포함 층(3)에서 존재하는 프리 Si(free-Si)는, HT 중에 유리(1)로부터 외측으로 이동하는 나트륨(Na)과 같은 특정한 원자가 은에 도달하고 손상시키기 전에, 특정한 원자가 Si-풍부 실리콘 질화물-포함 층에 의해서 효율적으로 보호될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, Si-풍부 SixNy가 HT 중에 손상되는 은 층의 양을 줄여서, 시트 저항(Rs)을 감소시키거나 만족스러운 수준으로 유지할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 특정한 예의 선택적 실시형태에서, 층(3)에서 Si-풍부 SixNy는 HT 중에 손상(예를 들면, 산화)되는 흡수층(4)의 양을 줄이는 것을 돕는 것을 알 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, Si-풍부 실리콘 질화물이 층(3 및/또는 14)에서 사용되는 경우, 증착된 Si 풍부 실리콘 질화물 층은 SixNy 층을 특징으로 하고, x/y는 0.76 내지 1.5, 더 바람직하게 0.8 내지 1.4, 더욱 바람직하게 0.85 내지 1.2일 수 있다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서, HT 전 및 후에, Si-풍부 SixNy 층은 굴절률 n이 적어도 2.05, 바람직하게 적어도 2.07, 경우에 따라서 적어도 2.10(예를 들면, 632 nm)이다(주의: 사용될 수 있는 화학양론 Si3N4는 굴절률 n이 2.02 내지 2.04를 갖는다). 특정한 예의 실시형태에서, 개선된 열 안정성은 특히, 놀랍게도, 증착된 Si-풍부 SixNy 층의 굴절률 "n"이 적어도 2.10, 바람직하게 적어도 2.20, 및 가장 바람직하게 2.2 내지 2.4인 경우에 특히 실현 가능한 것을 알 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 본원에 검토된 실리콘 질화물 층의 일부 또는 전부가 스테인레스 스틸 또는 알루미늄과 같은 그 외의 물질로 도프될 수 있다. 예를 들면, 본원에서 검토된 실리콘 질화물 층의 일부 및/또는 전체(예를 들면, 3, 14, 및/또는 25)는, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 선택적으로 약 0 내지 15% 알루미늄, 바람직하게 약 1 내지 10% 알루미늄을 포함할 수 있다. 실리콘 질화물은, 본 발명의 특정한 실시형태에서, 대상 Si 또는 SiAl을 스퍼터링함으로써 증착될 수 있다. 또한 특정한 예에서, 산소는 하나 이상의 실리콘 질화물 층에 제공될 수 있다. 실리콘 질화물층(14)은 HT 중에 흡수층(4)의 산화를 방지하기 위해서 제공되기 때문에, 특정한 예의 실시형태에서, 실리콘 질화물-기반 층(14)은 실리콘 질화물-기반 층(3 및 25) 중 하나 또는 둘 다보다 적어도 약 50 옹스트롱 얇고, 바람직하게 적어도 약 100 옹스트롱 얇다. 특정한 예의 실시형태에서, 실리콘 질화물-기반 층(14)은 실리콘 질화물-기반 층(25)보다 적어도 약 100 옹스트롱 얇고, 실리콘 질화물-기반 층(3)보다 적어도 약 50 옹스트롱 얇다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 실리콘 질화물은 층(3, 14, 및 25)에 대해서 바람직한 물질이지만, 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 실리콘 질화물 대신에 또는 추가로, 그 외의 물질이 하나 이상의 층에 사용될 수 있다.
적외선 반사층(9 및 19)은 바람직하게 실질적으로 또는 전체 금속성 및/또는 전도성을 갖고, 은(Ag), 금, 또는 임의의 그 외의 적합한 IR 반사 물질을 포함하거나 기본적으로 이들로 구성될 수 있다. IR 반사층(9 및 19)은코팅이 저-E 및/또는 양호한 태양 제어 특징을 가질 수 있도록 돕는다. 그러나, 본 발명의 특정한 실시형태에서, IR 반사층은 약간 산화될 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 상부 IR 반사층(19)은 하부의 IR 반사층(9)보다 두껍다(예를 들면, 적어도 약 5 옹스트롱 두껍고, 바람직하게 적어도 약 10 내지 15 옹스트롱 두껍다).
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 상부 접촉층(21)은 니켈(Ni) 산화물, 크롬/크롬(Cr) 산화물, 또는 니켈 합금 산화물, 예를 들면, 니켈 크롬 산화물(NiCrOx), 또는 그 외의 적합한 물질이거나, 이들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 층(21)에서 NiCrOx를 사용하면, 내구성이 개선될 수 있다. 층(21)의 NiCrOx는 본 발명의 특정한 실시형태에서 충분히(또는 실질적으로 충분히) 산화되거나 일부만 산화될 수 있다. 특정한 예에서, NiCrOx 층(21)은 적어도 약 50% 산화될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 접촉층(21)(예를 들면, Ni 및/또는 Cr의 산화물이거나 이를 포함한다)은 산화 구배되거나(oxidation graded) 산화 구배되지 않을 수 있다. 산화 구배는, 층의 산화 정도에 의해서 층 두께가 변화되어, 예를 들면, 직접 인접한 IR 반사층(19)으로부터 먼 또는 더욱/가장 먼 접촉층의 일부보다 직접 인접한 IR 반사층(19)과 접촉한 계면에서 적게 산화되도록 접촉층이 구배되는 것을 의미한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 접촉층(21)(예를 들면, Ni 및/또는 Cr의 산화물이거나 Ni 및/또는 Cr의 산화물을 포함하는 것)은 실질적으로 전체의 IR 반사층(19)에서 연속적이거나 연속적이지 않을 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 유전층(15)은 주석 산화물이거나 주석 산화물을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 본원에 기재된 그 외의 층과 함께, 그 외의 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시형태에서, 하부 접촉층(7 및/또는 17)은 아연 산화물(예를 들면, ZnO)이거나 이를 포함할 수 있다. 아연 산화물 층(7 및 17)은 그 외의 물질, 예를 들면, Al(예를 들면, ZnAlOx를 형성하기 위한 것) 및/또는 주석을 함유할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 하나 이상의 아연 산화물-기반 층(7 및 17)은 약 1 내지 10% Al, 바람직하게 약 1 내지 5% Al, 가장 바람직하게 약 1 내지 4% Al로 도프될 수 있다.
본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 유전층(23)은 주석 산화물이거나 이들 포함할 수 있다. 유전층(23)은, 코팅의 다른 층과 마찬가지로, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서 선택적이어서 제공될 필요는 없다. 특정한 예에서 오버코트일 수 있는 유전층(25)은, 실리콘 질화물(예를 들면, Si3N4)이거나 실리콘 질화물을 포함할 수 있고, 또는 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서 임의의 그 외의 적합한 물질일 수 있다. 선택적으로, 그 외의 층(예를 들면, 지르코늄 산화물이거나 이를 포함하는 층)이 층(25) 위에 제공될 수 있다. 층(25)은 내구성 목적으로 제공되고, 열처리 및/또는 환경 사용 중 하부 층을 보호하기 위해서 제공된다. 특정한 예의 실시형태에서, 층(25)은, 굴절률(n)이 약 1.9 내지 2.2, 바람직하게 약 1.95 내지 2.05일 수 있다.
도시된 코팅의 상부 또는 하부에 그 외의 층이 또한 제공될 수 있다. 따라서, 층 시스템 또는 코팅이 기판 (1) "상에" 또는 기판(1)에 "의해서" (직접 또는 간접적으로) 지지된다고 하더라도, 그 사이에 다른 층이 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 1의 코팅은, 층(3)과 기판(1) 사이에 그 외의 층이 제공되더라도, 기판 (1) "상에" 또는 기판(1)에 "의해서" 지지된다고 볼 수 있다. 또한, 특정한 실시형태에서, 도시된 코팅의 특정한 층은 제거될 수 있지만, 다른 예시의 실시형태에서, 본 발명의 전체의 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 그 외의 도시되지 않은 층이 다양한 층 사이에 첨가되거나, 본 발명의 그 외의 실시형태에서, 다양한 층이 분해되고, 분해된 영역 사이에 그 외의 층이 첨가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서 다양한 두께 및 물질이 층에 사용되지만, 도 1 실시형태에서 유리 기판(1) 상에, 유리 기판으로부터 외부로 각각의 스퍼터 증착된 층에 대한 예시의 두께 및 물질은 다음과 같다:
본 발명의 특정한 예시의 실시형태에서, 본원에 기재된 코팅된 제품은 (임의의 선택적 HT 전에) 모노리식으로 측정될 되는 경우, 표 2에 기재된 다음의 광학 및 태양 특징을 가질 수 있다. 상대적인 광학 특징은 Ill. C, 2 °를 따르지만, L*가 헌터 값인 것을 유의한다(The relevant optical characteristics are in accordance with Ill. C 2° but note that L* values are Hunter). 본원에 기재된 시트 저항(Rs)은 모든 IR 반사층 (예를 들면, 은-기반 층(9.19))을 고려한다.
또한, 본 발명의 특정한 예에서, 선택적으로 템퍼링에 충분한 정도로 열처리되고 IG 유닛을 형성하기 위해서 또 다른 유리 기판에 커플링될 수 있는, 본원에 기재된 코팅된 제품은 다음의 IG 유닛 광학/태양 특징을 가질 수 있다. 코팅(30)이 도 2에 도시된 IG 윈도우 유닛의 표면 #2에 있는 경우, IG 윈도우 유닛의 외측 가시광선 반사율은 하기 표에서 RgY로 나타낸다.
또한, 특정한 예의 실시형태에서, 코팅된 제품은 열처리(예를 들면, 열 템퍼링) 시에 열 안정되고, 모노리식으로 측정되는 경우, HT에 인해서 유리측 반사율 ΔE* 값은 약 5.0 이하, 더 바람직하게 약 4.5 이하인 것을 특징으로 한다.
다음의 실시예는 예시의 목적으로 제공되고, 특정하게 기재되지 않으면, 제한되지 않는다.
실시예
다음의 실시예 1은, 6 mm 두께의 투명한 유리 기판에, 하기 기재된 층을 갖도록, 스퍼터링을 통해서 실시되었다. 실시예 1은 도 1에서 도시된 본 발명의 예시의 실시형태에 따른다. 실시예 1은 다음의 층 스택을 갖고, 두께는 옹스트롱 단위이다.
실시예1은 열 템퍼링되고, HT 후 모노리식으로 측정된, 대략 다음의 특징을 갖도록 산출되었다.
실시예 1의 템퍼링되고 코팅된 기판은 또 다른 6 mm의 투명 유리 기판에 12 mm 갭을 갖도록 커플링해서, 도 2에서 도시된 IG 윈도우 유닛을 형성하고, 대략 다음의 특징을 갖도록 시뮬레이션된다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시형태로 고려되는 것에 관련해서 기재되지만, 본 발명은 개시된 실시형태로 한정되는 않고, 첨부한 청구범위의 사상과 범위 내에서 포함된 다양한 변경 및 동등한 배열을 포함하는 것으로 이해된다. 본원에 기재된 임의의 실시형태는 본원에 기재된 임의의 그 외의 실시형태와 함께 사용되거나 사용되지 않을 수 있다.
Claims (29)
- 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅된 제품에 있어서, 상기 코팅은,
상기 유리 기판에 의해서 지지되는, 제 1 실리콘 질화물 함유층;
상기 유리 기판에 의해서 지지되고, 상기 제 1 실리콘 질화물 함유층의 상부에 위치하고 상기 제 1 실리콘 질화물 함유층과 직접 접촉하는, 제 1 아연 산화물 함유층;
은을 포함하는 제 1 적외선(IR) 반사층 및 제 2 IR 반사층 - 상기 제 1 IR 반사층은 상기 제 2 IR 반사층보다 상기 유리 기판에 더 가깝게 위치하고, 상기 은을 포함하는 제 1 IR 반사층은 상기 제 1 아연 산화물 함유층의 상부에 위치하고 상기 제 1 아연 산화물 함유층과 직접 접촉함 -;
상기 제 1 IR 반사층의 상부에 위치하고 상기 제 1 IR 반사층과 직접 접촉하는, Ni 및 Cr 중 어느 하나를 함유하는 금속성인 흡수층;
상기 금속성인 흡수층의 상부에 위치하고 상기 금속성인 흡수층과 직접 접촉하는, 제 2 실리콘 질화물 함유층;
상기 제 2 실리콘 질화물 함유층의 상부에 위치하고 상기 제 2 실리콘 질화물 함유층과 직접 접촉하는, 금속 산화물 함유층;
상기 제 2 IR 반사층의 하부에 위치하고 상기 제 2 IR 반사층과 직접 접촉하고, 상기 금속 산화물 함유층의 상부에 위치하는, 제 2 아연 산화물 함유층; 및
상기 제 2 IR 반사층의 상부에 위치하는, 적어도 하나의 유전층
을 포함하고,
상기 코팅은 3.0 ohms/square 이하의 시트 저항을 갖고, 상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 가시광선 투과율이 20% 내지 70%이고 유리측 가시광선 반사율이 적어도 20%이며, 상기 유리측 가시광선 반사율이 상기 코팅된 제품의 필름측 가시광선 반사율보다 적어도 5% 높은, 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅된 제품.
- 제1항에 있어서,
상기 제 1 IR 반사층과 상기 유리 기판 사이에, 2.15 초과의 굴절률 n을 갖는 높은 인덱스층이 위치하지 않는 것인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 가시광선 투과율이 35% 내지 55%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 유리측 가시광선 반사율이 20% 내지 50%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 유리측 가시광선 반사율이 20% 내지 35%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 유리측 가시광선 반사율이 24% 내지 30%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속성인 흡수층은 두께가 25 내지 50 옹스트론인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 가시광선 투과율이 30% 내지 60%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 가시광선 투과율이 35% 내지 45%인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 흡수층은 NiCr을 포함하는, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 열처리되는, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 열 템퍼링되고, 상기 템퍼링으로 인해 유리측 반사율 ΔE* 값이 4.5 이하인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제 2 실리콘 질화물 함유층은 상기 제 1 실리콘 질화물 함유층보다 적어도 50 옹스트롱 얇은, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속 산화물은 주석 산화물인, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제 2 IR 반사층의 상부에 위치하는 적어도 하나의 유전층은 제 3 실리콘 질화물 함유층을 포함하는, 코팅된 제품.
- 제 15항에 있어서,
상기 제 2 실리콘 질화물 함유층은 상기 제 3 실리콘 질화물 함유층보다 적어도 100 옹스트론 얇은, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제 2 아연 산화물 함유층은 상기 금속 산화물 함유층과 직접 접촉하는, 코팅된 제품.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 코팅된 제품을 포함하는 절연 유리(IG) 윈도우 유닛으로서, 상기 코팅된 제품은 또다른 유리 기판과 간격을 갖고 연결된 것인, IG 윈도우 유닛.
- 제 18항에 있어서,
상기 코팅은 태양에 가장 가까운 상기 유리 기판의 내부 표면 상에 위치하고, 상기 IG 윈도우 유닛은 외측 가시광선 반사율이 23% 내지 30%이고 SHGC가 0.25 미만인, IG 윈도우 유닛.
- 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅된 제품에 있어서, 상기 코팅은,
은을 함유하는 제 1 적외선(IR) 반사층 및 제 2 IR 반사층 - 상기 제 1 IR 반사층은 상기 제 2 IR 반사층보다 유리 기판에 더 가깝게 위치하고, 상기 은을 함유하는 제 1 IR 반사층은 아연 산화물 함유층의 상부에 위치하고 상기 아연 산화물 함유층과 직접 접촉함 -;
상기 제 1 IR 반사층의 상부에 위치하고 상기 제 1 IR 반사층과 직접 접촉하는, NiCr 흡수층;
상기 NiCr 흡수층의 상부에 위치하고 상기 NiCr 흡수층과 직접 접촉하는, 질화물 함유층;
상기 질화물 함유층의 상부에 위치하는, 금속 산화물 함유층;
상기 제 2 IR 반사층의 상부에 위치하는, 적어도 하나의 유전층;
을 포함하고,
상기 코팅은 시트 저항이 3.0 ohms/scquare 이하이고, 상기 코팅된 제품이 열 템퍼링된 후, 상기 코팅된 제품은 모놀리식으로 측정시 가시광선 투과율이 20% 내지 70%이고, 유리측 가시광선 반사율이 적어도 20%이고 상기 유리측 가시광선 반사율이 상기 코팅된 제품의 필름측 가시광선 반사율보다 적어도 5% 높은 것인, 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅된 제품.
- 제 20항에 있어서,
상기 제 1 IR 반사층과 상기 유리 기판 사이에, 2.15 초과의 굴절률 n을 갖는 높은 인덱스층이 위치하지 않는, 코팅된 제품.
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 모노리식으로 측정시 유리측 가시광선 반사율이 24% 내지 30%인, 코팅된 제품.
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 NiCr 흡수층은 두께가 25 내지 50 옹스트론인, 코팅된 제품.
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 흡수층은 NiCr의 질화물을 포함하는, 코팅된 제품.
- 삭제
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 코팅된 제품은 열 템퍼링되고, 상기 템퍼링으로 인해 유리측 반사율 ΔE* 값이 4.5 이하인, 코팅된 제품.
- 삭제
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 유리측 가시광선 반사율이 상기 코팅된 제품의 필름측 가시광선 반사율보다 적어도 10% 높은, 코팅된 제품.
- 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
상기 유리측 가시광선 반사율이 상기 코팅된 제품의 필름측 가시광선 반사율보다 적어도 15% 높은, 코팅된 제품.
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