KR20010108033A - 유리 표면용 저복사능의 오염 방지 코팅 - Google Patents

Abstract

워터-시팅 코팅을 갖는 유리 제품과 기판의 대향 측면에 코팅을 도포하는 방법이 개시된다. 일 실시예에 있어서, 실리카를 함유하는 워터-시팅 코팅(20)은 유리의 외부 표면에 직접 스퍼터링된다. 이 워터-시팅 코팅의 외부면은 사실상 무공성이지만 불규칙한 표면을 갖는다. 이 워터-시팅 코팅은 피복된 표면에 가해진 물이 이를 둘러싸게 하여, 유리 제품을 세척하기가 용이하게 하고 유리가 보다 오랫동안 깨끗하게 유지되는 데에 도움이 되게 한다. 본 발명의 한 방법에 있어서, 유리 시트의 외부 및 내부 표면은 세척된다. 그 후, 유리 시트의 내부 표면은 적어도 하나의 유전층, 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 유전층을 연속하여 스퍼터링함으로써 반사 코팅으로 피복된다. 유리의 외부 표면은 실리카를 판유리의 외부 표면에 직접 스퍼터링함으로써 워터-시팅 코팅으로 피복된다. 이와 같이 필요하다면, 유리가 내부 표면이 외부 표면의 위에 위치하는 일정한 배향 상태를 유지하면서 동일한 스퍼터링 코팅 장치를 통과하는 동일한 과정 중에 내부 표면 및 외부 표면 모두가 도포될 수 있다.

Description

유리 표면용 저복사능의 오염 방지 코팅{LOW-EMISSIVITY, SOIL-RESISTANT COATING FOR GLASS SURFACES}

유리창이나 다른 유리 표면을 깨끗하게 유지하는 것은 상대적으로 비용 및 시간이 많이 드는 공정이다. 임의의 개별 유리를 깨끗하게 하는 것은 아주 번거로운 것은 아니지만, 많은 수의 유리창을 깨끗하게 유지하는 것은 상당한 부담이 될 수 있다. 예컨대, 유리창이 아주 많은 현대식 사무용 건물(modern glass office tower)의 경우, 창 닦는 인부로 하여금 정기적으로 유리창의 외부 표면을 청소하게 하는 데에는 상당한 시간과 비용이 소요된다.

유리창 및 다른 유리 표면은 여러 가지 방식으로 더러워지거나 오염될 수 있다. 창문에 오물이 모일 수 있는 2가지 주요한 방식은 유리 표면에 대한 물의 작용과 관계된다. 첫째, 물 그 자체가 오물을 쌓이게 하거나 모을 수 있다. 명백하게는, 유리에 내린 더러운 물은 건조될 때 그 물에 수반되거나 녹아 있는 오물을유리에 남겨 둘 것이다. 상대적으로 깨끗한 물이 유리창의 외부 표면에 내리더라도, 유리창에 위치하게 되는 각각의 물방울은 건조됨에 따라 오물 및 공기로 운반되는 다른 입자를 모으는 경향이 있다. 이들 입자 및 물 속에 녹아 있는 다른 케미칼은 시간이 경과함에 따라 더욱 집중되어, 유리 표면에 독특한 얼룩 또는 드라잉 링(drying ring)을 남기게 된다.

물이 유리창 또는 다른 유리 표면에 오염되거나 덜 깨끗한 외관을 제공하는 두 번째 방식은 유리 표면 그 자체에 대한 침식(attack)과 관계된다. 상대적으로 아주 깨끗한 물방울이 유리 표면에 위치하게 될 때, 유리로부터 알칼리 성분을 걸러내기 시작할 것이다. 전형적인 소다 석회 유리의 경우, 소다 및 석회는 유리로부터 걸러지기 시작하여 물방울의 pH를 증가시킨다. pH가 증가함에 따라, 유리 표면에 대한 침식은 보다 더 심하게 될 것이다. 그 결과, 건조되는 물방울의 아래에 위치하는 유리는 물방울이 완전히 건조되는 시간까지 다소 울퉁불퉁하게 될 것이다. 또한, 유리로부터 걸러져 나온 알칼리 성분은 드라잉 링과 같이 유리 표면에 다시 퇴적될 것이다. 이와 같이 건조되는 물질은 유리 외관을 손상시킬 뿐만 아니라 유리 표면이 다시 젖게 될 때 용액으로 되돌아가므로, 유리 표면에 합체되는 후속 물방울의 pH를 신속하게 증가시킨다.

판유리를 보관 및 선적할 때, 인접한 유리 시트 사이의 표면에 물이 있다는 것은 만성적인 문제이다. 유리가 물에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위한 대책을 취할 수 있다. 그러나, 유리가 습한 환경에 보관된다면, 물은 대기로부터 유리 표면에 응축될 수 있다.

이는 보다 큰 유리 스택이 모아질 때 더 문제가 있게 된다. 보다 큰 유리 스택은 아주 큰 열 질량(thermal mass)을 가져 웜업하는 데에 긴 시간이 걸릴 것이다. 그 결과, 주변 온도가 상승할 때(예컨대, 아침에) 주변 공기보다 종종 더 차가울 것이고, 이럼으로써 공기 중의 수분이 유리 표면에 응축되게 된다. 제한된 공기 순환으로 인해, 유리 시트들 사이에서 응축되지 않은 임의의 수분은 건조되는 데에 꽤 시간이 걸릴 것이다. 이는 응축된 수분이 유리로부터 알칼리 성분을 걸러내는 기회를 제공할 것이고 유리 표면에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 유리 표면에 산을 가함으로써 침식 속도는 다소 늦어지게 된다. 이는 유리 시트가 서로 들러붙거나 서로에 의해 긁히는 것을 방지하는 데에 사용되는 분리제 내에 약산(mild acid), 예컨대 아디프산(adipic acid)을 첨가함으로써 통상 수행된다.

유리 시트가 보다 오랫동안 깨끗한 외관을 유지할 수 있도록 하는 많은 시도가 이루어져 왔다. 현재 연구의 한 대책은 유리 및 다른 세라믹용의 "자기 세정" 표면이다. 이 분야의 연구는 오일, 공장 물질(plant matter), 지방 및 그리스 등과 같은 생물학적 물질을 광촉매 분해하고 자외선을 흡수하는 특정 금속 산화물의 성능에 기초한 것이다. 비록 이러한 광촉매 효과를 가지는 것으로 보이는 다른 금속 산화물로 철, 은, 구리, 텅스텐, 알루미늄, 아연, 스트론튬, 팔라디움, 금, 백금, 니켈 및 코발트 산화물이 포함되지만, 이들 광촉매 금속 산화물 중 가장 유력한 것은 이산화티탄인 것으로 여겨진다.

이러한 광촉매 코팅은 생물학적 기원을 갖는 물질을 제거하는 데에 도움이 될 수도 있으나, 다른 재료에 대한 영향이 불분명하고 자외선 노출에 따라 달라지는 것으로 보인다. 그 결과, 이와 같이 피복된 유리의 표면상의 물과 관련된 전술한 문제점들은 이러한 광촉매 코팅에 의해 직접 처리되지 않았을 것이다.

유리 표면상의 물이 물방울이 되게 함으로써 유리 표면상의 물의 효과를 최소화하기 위해 많은 시도가 이루어져 왔다. 예컨대, (그 내용이 본원에서 참고되는 나까니시 등의) 미국특허 제5,424,130호에는 플루오로알킬족을 포함한 실리카 코팅으로 유리 표면을 코팅하는 것이 제안되어 있다. 상기 특허에는 실리콘 알콕시드(alkoxide) 도료를 유리 표면에 도포하고, 이 도료를 건조시킨 후 건조된 도료를 공기 중에서 버닝(burning)하는 방법이 개시되어 있다. 나까니시 등은 비금속 원자 부분, 즉 SiO₂층 내의 산소를 플루오로알킬족으로 치환하는 것의 중요성을 강조하고 있다. 1.5%까지의 산소 원자는 이와 같이 치환되어야 한다. 나까니시 등은 0.1% 미만의 산소 원자가 플루오로알칼족과 치환된다면 유리 표면에 대한 물 접촉각이 80°이하가 되기 때문에 유리가 물을 적절히 제거하지 못한다는 것을 언급하고 있다.

이러한 "방수" 코팅은 유리 표면상의 물을 방울지게 하는 경향이 강하다. 일정한 흐름의 고속 공기가 표면상으로 불어오는 자동차용 앞유리(windshield) 등에 이러한 코팅이 도포되면, 물방울이 표면으로부터 날려가게 함으로써 이러한 물의 방울짐 효과는 물이 유리 표면으로부터 제거되는 것을 조력할 수 있게 된다. 그러나, 보다 정지된 적용예에 있어서는, 이들 물방울은 유리 표면에 위치하여 천천히 증발하기 쉽다. 그 결과, 이러한 가정된 "방수" 코팅은 전술한 물에 의한 오염 문제를 해결하지 못할 것이다. 반대로, 물을 보다 신속하게 방울지게 함으로써, 이러한 문제를 사실상 악화시킬 수도 있을 것이다.

다른 실리카 코팅이 다양한 형태로 유리 표면에 도포되고 있다. 예컨대, (다까마쯔 등의) 미국특허 제5,394,269호에는 반사를 줄이기 위해 유리 표면상의 "미세하게 울퉁불퉁한" 실리카 층이 개시되어 있다. 이와 같이 울퉁불퉁한 표면은 다공성 실리카 층을 유리 시트에 도포하기 위해 하이드로실리코플루오르산 내의 과포화 실리카 용액으로써 상기 표면을 처리함으로써 얻어진다. 상기 특허의 발명자들은, 다중 성분 졸-겔 용액을 이용함으로써 크기가 50 내지 200 ㎚ 범위인 작은 "아이스렛 형태의 선 영역"(islet-like land region)이 산재된 작은 피트(pit)를 갖는 표면을 얻는다고 주장하고 있다. 이와 같이 울퉁불퉁하게 된 표면은 유리/공기 경계면에서의 반사를 줄이는 데에 도움이 될 수도 있지만, 전술한 물 관련 오염 문제점들을 줄이기 쉽지 않은 것으로 여겨진다. 어느 쪽인가 하면, 이러한 코팅의 다공성 특성은 보다 쉽게 유리 표면에 물을 보유하게 하는 것으로 여겨진다. 이렇게 함에 있어서, 아마도 유리 표면에 물이 장기간 있게 되는 것과 관련된 문제점이 증가하게 될 것이라 여겨진다.

복사능이 가장 낮은 유리 제품은 구조물의 노출된 외부 표면보다는 보호되는 내부 표면상에 적외선 반사 코팅을 갖는다. 예컨대, 파열 방지 플라스틱 층을 갖는 내부 창유리에 박판형 외부 창유리를 갖는 통상의 자동차용 앞유리에 있어서, 적외선 차단 코팅은 플라스틱 층에 바로 인접한 유리 표면들 중의 하나에 일반적으로 도포된다. 이는 앞유리를 통한 적외선 복사와 같은 에너지 전달을 감소시키는데에 도움이 되고, 차량 실내를 쾌적한 온도로 유지시키는 데에 도움이 된다.

그러나, 이러한 내부 적외선 차단 코팅은 외부 창유리의 복사능을 제한하지 않는다. 예컨대, 밤 동안에는 앞유리의 외부 창유리는 주변 대기로의 대류 및 적외선 복사 모두를 통해 주변 대기로 열 에너지를 잃게 될 것이다. 그 결과, 앞유리의 외부 창유리는 아주 신속하게 냉각될 수 있다. 주변 온도가 상승하기 시작할 때, 이 차가운 외부 창유리는 그 온도가 주변 온도가 상승하기 시작할 때의 주변 대기의 "이슬점"이거나 또는 그 이하라면 이슬과 같은 액체 형태 또는 서리와 같은 결빙 상태로 주변 공기로부터의 수분의 발생을 촉진할 수도 있다. 저복사능의 적외선 반사 층을 유리의 외부 표면에 제공함으로써, 외부 창유리로부터 주변 대기로의 열손실이 감소될 것이다. 대류에 의해 열이 여전히 소실되지만, 유리가 "이슬점" 이하로 냉각되는 것을 방지하여 유리 표면에 이슬 또는 서리의 발생 촉진이 제한 또는 심지어 방지되도록 적외선 복사와 같은 제한적인 열손실이 유리를 충분히 따뜻하게 유지시킬 수도 있다.

가장 통상적인 스퍼터링된 적외선 반사 필름은 외부 유리 표면에 유지되기에는 내구성이 불충분하다. 이러한 필름은 절연 유리(IG) 조립체 또는 자동차용 앞유리에 사용되기 전의 운송 및 보관 중에 요소로의 단기간 노출을 견딜 수도 있다. 그러나, 이들은 요소로의 불명확한 기후 노출(weather indefinite exposure)에 대해서는 그 내구성이 불충분하며 다른 창유리에 의해 주변 대기로부터 보호되는 IG 조립체 또는 앞유리 내에 통상 조립된다.

열분해 코팅은 상대적 고온의 화학적 증착(CVD) 공정을 이용하여, 통상 냉각로(annealing lehr) 또는 플로트 유리 제조 라인의 주석욕(tin bath) 내의 냉각 유리 리본의 표면과 접촉함으로써 유리 표면에 증착된다. 이와 같이 열분해 도포된 코팅은 더욱 단단하게 되고, 다양한 표면 형태를 나타내며, 동일한 조성 및 두께를 갖는 스퍼터링된 코팅보다 요소로의 노출에 더 잘 견딜 수 있다. 따라서, 열분해 코팅은 저복사능의 코팅을 유리창 또는 다른 유리 제품의 외부 표면에 적용하는 경우 스퍼터링된 코팅보다 더 낫다.

불행하게도, 열분해 코팅은 이러한 목적을 위한 광범위한 상업적 적용이 제한된다는 다른 단점을 갖는다. 예컨대, 저복사능의 주석 산화물의 열분해 코팅은 미국 오하이오주 톨레도 소재의 리베이 오웬스 포드사로부터 에너지 어드밴티지라는 상표명으로 상업적으로 입수할 수 있다. 이 코팅은 자동차용 앞유리의 적용예로 고려되었다. 명백하게는, 이 코팅이 앞유리의 외부 표면(즉, 주변 대기를 향하는 면) 또는 내부 표면(즉, 차량의 실내를 향하는 면)으로서 사용되는 것을 필요로 하기 때문에 이러한 앞유리 스택(stack) 내의 파열 방지 플라스틱 시트로의 유리의 결합에 악영향을 미치는 것으로 여겨진다. 외부 표면에 적용되는 경우, 이러한 열분해 코팅은 요소의 수년간의 화학적 노출 및 이러한 표면이 견뎌야 하는 물리적 마멸의 혹독함을 견디기에는 내구성이 불충분한 것 같다. 또한, 이 코팅은 더러워 질 때 세척하기가 현저히 어렵고 표준의 비처리 유리보다 더 용이하게 더러워지려는 경향이 있다. 그 결과, 자동차용 앞유리의 외부 표면으로서의 최적의 선택인 것 같지는 않고, 이러한 적용을 위한 시장에서 제한된 성공을 이룬 것이다.

본 발명은 오염물 및 물때의 퇴적을 방지하는 코팅을 유리 기판 등에 제공하는 것이다. 본 발명의 피복된 유리 기판은 반사 코팅이 한 장의 유리의 대향 표면상에 도포되면서 동일한 유리의 외부 표면에 본 발명의 코팅이 보유되는 절연 유리 유닛에 사용될 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 코팅을 보유하는 유리의 개략적인 단면도이다.

도2는 본 발명의 워터-시팅 코팅을 이용하는 다중창 절연 유리 유닛의 개략적인 단면 도식도이다.

도3은 본 발명의 워터-시팅 코팅을 보유하는 자동차용 앞유리에 통상적으로 사용되는 형태의 박판형 유리창 구조의 개략적인 단면도이다.

도4는 본 발명에 따라 사용하기 위한 이방향 스퍼터링 챔버의 개략도이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 사용하기 위한 다중 영역 이방향 스퍼터링 챔버의 개략도이다.

일 태양에 있어서, 본 발명은 저복사능의 워터-시팅 코팅(water-sheeting coating)을 갖는 유리 제품과 이러한 코팅을 도포하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 본 발명은 저복사능의 워터-시팅 코팅을 지지하는 외부 표면을 갖는 코팅 유리 제품을 제공한다. 이 코팅은 유리 제품의 외부 표면에 의해 지지되는 열분해 도포된 제1 유전층을 구비한다. 실리카 외부 층은 제1 층의 외부 표면에 직접 스퍼터링되어, 저복사능의 워터-시팅 코팅이 유리 제품의 피복된 외부 표면으로의 물 접촉각을 대략 15°이하로 감소시키고 창유리의 피복된 외부 표면으로 도포된 물이 시트화(sheet)되게 한다.

본 발명의 제2 실시예는 외부 표면 및 제1 결합 표면을 갖는 외부 창유리와, 내부 표면 및 제2 결합 표면을 갖는 내부 창유리와, 제1 결합 표면 및 제2 결합 표면 사이에 배치된 파열 방지 중합체 층을 구비한다. 저복사능의 워터-시팅 코팅은 외부 창유리의 외부 표면에 의해 지지되고, 외부 코팅은 외부 표면에 직접 열분해 도포된 제1 유전층과 제1 층의 외부 표면에 직접 스퍼터링된 실리카 외부 층을 구비하고, 저복사능의 워터-시팅 코팅은 유리 제품의 피복된 외부 표면으로의 물 접촉각을 대략 15°이하로 감소시키고 창유리의 피복된 외부 표면에 도포되는 물이 시트화되게 한다.

본 발명의 일 방법은 오염 및 얼룩에 저항성을 갖는 창유리의 표면을 제공한다. 이러한 방법의 일 실시예에 의하면, 깨끗한 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 유리 시트가 제공된다. 유리 시트의 외부 표면은 적어도 대략 20°의 물 접촉각을 갖는 열분해 도포된 유전층을 보유한다. 이 유리 시트의 내부 표면은 적어도 하나의 제1 유전층, 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 제2 유전층을 연속적으로 스퍼터링함으로써 반사 코팅으로 피복된다. 이 유리의 외부 표면은 실리카를 열분해 도포된 유전층의 외부 표면에 직접 스퍼터링하여 창유리의 피복된 외부 표면에 가해지는 물이 시트화되게 하는 대략 15°이하의 물 접촉각을 갖는 저복사능의 워터-시팅 코팅을 생산함으로써 워터-시팅 코팅으로 피복된다.

이 방법의 양호한 일 특정 실시예에 있어서, 열분해 도포된 유전층을 보유하는 유사한 유리 시트가 공급된다. 각각이 그 내부에 유리 시트용 지지체를 갖는 일련의 스퍼터링 라인을 구비하는 스퍼터링 라인이 제공된다. 적어도 하나의 스퍼터링 챔버는 지지체의 상부에 위치하는 상부 타깃을 갖는 하향 스퍼터링 챔버를 포함하고, 제2 스퍼터링 챔버는 지지체의 하부에 위치하는 하부 타깃을 갖는 상향 스퍼터링 챔버를 포함한다. 유리 시트는 내부 표면이 상부 타깃을 향해 배향되어 상부 타깃이 유전층을 유리의 내부 표면에 이미 증착된 필름 스택 층 또는 유리의 내부 표면 중의 하나에 증착하게 스퍼터링되도록 하향 스퍼터링 챔버 내의 지지체 상에 위치된다. 이 유리 시트는 열분해 도포된 유전층이 하부 타깃을 향해 배향되어 하부 타깃이 유리의 외부 표면에 워터-시팅 코팅을 증착하게 스퍼터링되도록 상향 스퍼터링 챔버 내의 지지체 상에 또한 위치된다.

도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 한 쌍의 코팅을 보유한 유리를 개략적으로 도시하고 있다. 유리(10)는 외부면(12)과 내부면(14)을 구비한다. (이하의 설명에서 "내부" 및 "외부" 면의 지정은 다소 임의적이다. 그러나, 대부분의 경우에 외부면은 오물 및 물 등과 접촉할 수도 있는 주변 대기에 노출되는 것으로 가정한다. 내부면은 동일한 종류의 주변 대기를 향하는 것일 수도 있다. 그러나, 도2 및 도3에 도시된 실시예에 있어서, 이 "내부" 면은 사실상 보호되고 제2 창유리가 내부면과 주변 대기 사이에 존재한다.)

본 발명과 관련하여 사용되는 유리 기판(10)은 코팅 유리 제품의 준비를 위해 본 기술 분야에 공지된 임의의 종래 유리 기판을 구비한다. 차량의 유리창 및 판유리의 제조에 사용되는 전형적인 유리 기판은 소다-석회-실리카 유리로 통상 부른다. 다른 적절한 유리들은 알칼리-석회-실리카 유리, 보로-실리케이트 유리, 알루미노-실리케이트 유리, 보로-알루미노 실리케이트 유리, 포스페이트 유리, 용융 실리카 등뿐만 아니라 그 조합으로 통상 불린다. 양호한 유리 기판(10)은 소다-석회-실리카 유리로 제조된다.

반사 코팅(30)은 유리(10)의 내부면(14)에 놓인다. 당업자가 용이하게 인식할 수 있는 바와 같이, 이 반사 코팅은 필요한 특성에 따라 임의의 필요한 형태를 가질 수도 있다. 아주 다양한 이러한 필름은 본 기술 분야에 공지되어 있고, 반사 코팅(30)의 엄밀한 특성은 본 발명의 범위를 벗어나는 것이다.

예컨대, 유리 제품이 거울로서 사용된다면, 코팅(30)은 반사 금속의 상대적으로 두꺼운 층을 대략 포함한다. 이와 같이 필요하다면, 유전체 재료의 보호 코팅은 유리와 접촉하는 표면에 대향하는 금속의 표면 위로 도포된다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 이는 금속층을 화학적 및 물리적 침식으로부터 보호하는 데에 도움이 될 것이다. 당업자는 본 기술 분야에 알려져 있고 반사 금속층의 일 측면 상의 유전층을 포함하는 임의의 다양한 거울 코팅을 또한 이용할 수 있고, 본 기술 분야에 공지된 많은 디크로익미러(dichroic mirror)들이 이러한 구성을 이용한다.

도1의 실시예에 있어서, 반사 코팅(30)은 저복사능의 태양열 차단 필름(low emissivity solar control film)에 통상 사용되는 형태의 적외선 반사 코팅의 대표적인 것이다. 통상, 이러한 필름은 한 쌍의 유전층 사이에 삽입된 금속층을 포함한다. 이러한 구성은 필름 스택(film stack)의 적외선 반사 특성을 더욱 향상시키기 위해 반복될 수도 있다. 유용한 적외선 반사 스택의 일 예가 (에비 등의) 미국특허 제5,302,449호에 개시되어 있고, 그 내용은 본원에서 참고자료로 이용된다.

도1의 예시적인 필름 스택(30)은 유전체 재료의 하나 또는 그 이상의 층을 포함할 수도 있는 베이스 코트(32)를 구비한다. 예컨대, 이 베이스 코트(32)는 대략 150 내지 275Å의 두께로 도포된 산화 아연을 포함한다. 제1 금속층(34)은 베이스 코트(32)의 바로 위에 도포될 수 있다. 예컨대, 이 금속은 대략 100 내지 150Å 사이의 두께로 도포되는 은 일 수 있다. 제2 유전층(38)은 제1 금속층(34) 위에 도포될 수 있다. 이 유전층(38)의 두께는 제2 금속층(40)이 필름 스택에 구비되는 지의 여부에 적어도 부분적으로는 좌우된다. 2개의 금속층을 갖는 필름 스택에 있어서, 도시된 바와 같이 제2 유전층(38)은 700 내지 750Å의 산화아연과 같은 상대적으로 두꺼운 금속 산화물의 층을 통상 포함할 수 있다. 필요하다면, 상대적으로 얇은 희생 층(36)이 금속층(34)과 유전층(38) 사이에 도포될 수도 있다. 이는 유전층(38)의 스퍼터링 증착 중에 금속층(34)을 보호하는 데에 도움이 된다. 예컨대, 희생 층(36)은 25 Å 또는 그 이하의 두께로 도포된 티타늄 금속층을 포함할 수 있다. 이 티타늄 금속은 금속 산화물 유전체(38)의 도포 중에 희생적으로 산화되어 하부의 은 층(34)에 대한 임의의 손상을 제한한다.

도시된 필름 스택에 있어서, 제2 금속층(40)은 제2 유전층(38) 위로 도포된다. 제2 금속층(40)은 제1 금속층(34)에서와 동일한 재료로 보통 제조된다. 예컨대, 제2 금속층(40)은 대략 125 내지 175Å의 은을 포함한다. 또한, 티타늄 등으로 제조된 희생 층(42)은 하부의 유전체(44, 46)의 후속 증착 중에 금속층(40)을 보호하기 위해 금속층의 위에 도포될 수 있다. 제3 유전층(44)은 희생 층(42) 위에 도포된다. 이 유전층(44)은 금속 산화물, 예컨대 대략 250 내지 300Å으로 도포된 산화아연일 수 있다. 필요하다면, 다른 유전체 재료로 제조된 보호 오버코트(46)가 유전층(44)의 위에 도포될 수 있다. 양호한 일 실시예에 있어서,이 오버코트(46)는 Si₃N₄로 제조된 50 내지 60Å의 층을 포함할 수 있다.

저복사능의 워터-시팅 코팅(20)은 유리의 내부 표면(12)에 의해 지지된다. 일반적으로, 이 워터-시팅 코팅은 외부 표면에 의해 지지되는 열분해 도포된 유전층(25)과 제1 층의 외부 표면에 직접 스퍼터링된 실리카 외부 층(21)을 포함한다. 이 실리카 층(21)은 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)의 가장 외부의 층이고, 실리카 층(21)의 외부 표면(22)은 코팅 유리 제품의 가장 외부의 면이다.

유전층(25)은 유리 시트의 외부면(12) 상에 직접 열분해 도포되는 것이 바람직하다. 이 열분해 코팅은 보통의 코팅되지 않은 유리에 비해 상업적으로 허용 가능한 복사능 저감 특성을 갖는 충분히 내구성이 있는 코팅을 생산할 수 있는 임의의 소정의 유전체 재료(들)로 형성될 수 있다. 이러한 다양한 유전체 코팅은 본 기술 분야에 공지되어 있고 모든 열분해 코팅 기술 및 조성에 대한 상세한 설명은 본 설명의 범위를 벗어나는 것이다. 열분해 층(25)은 단일 유전체 재료로 제조된 단일 층일 수 있다는 것을 알아야 한다. 선택적으로, 열분해 층(25)은 유사한 기능을 달성하는 다수의 개별 층을 갖는 필름 스택의 형태를 취할 수도 있다.

본 발명에 사용하기 위한 하나의 적절한 열분해 도포된 유전층은 앞에서 언급한 리베이-오웬스-포드사의 에너지 어드밴티지라는 제품에 사용되는 것과 같은 열분해 주석 산화물이다. 열분해 도포되고 저복사능의 주석 산화물 코팅은 수년 동안 본 기술 분야에 잘 알려져 있고 이러한 코팅을 도포하기 위한 다양한 기술이 일반 문헌에 잘 개시되어 있다. 상용의 에너지 어드밴티지라는 제품에 있어서의정확한 코팅은 충분히 알려져 있지 않으나, 열분해 도포되는 주석 산화물에 대한 광범위한 기술은 적절한 열분해 유전층(25)을 생산할 것으로 믿어진다.

열분해 주석 산화물의 전도성을 향상시켜 결과적으로 복사능을 향상시키기 위한 다수의 도판트(dopant)가 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 불소가 가장 일반적인 도판트이다. 불소 도핑된 열분해 주석 산화물 코팅을 도포하기 위한 하나의 방법은 (소베이랜드 등의) 미국특허 제5,698,262호에 상세히 개시되어 있고, 그 내용은 본원에서 참고 자료로 사용된다. 이러한 코팅에 대한 보다 상세한 설명을 위해 상기 특허를 참고할 수 있으며, 이 특허의 내용은 여기에 간략하게 요약되어 있다. 일반적으로, CVD에 의해 주석 산화물이 도포되며, 이 경우에 선택된 반응물은 고온의 유리 기판의 표면으로 공급되는 균일하고 기화된 반응물 유동을 형성하기 위해 조합된다. 이 기화된 반응물 유동은 고온의 유리 기판 표면에 불소가 도핑된 주석 산화물 코팅을 증착하도록 반응한다. 고온의 유리 표면에 존재할 것이 분명한 산화 환경에 있어서, 유기주석(organotin) 코팅 화합물은 열분해되어 주석 산화물 코팅을 형성한다.

CVD 열분해 증착(CVD pyrolytic deposition)은 플로트 유리 공법에 의해 유리를 제조하는 중에 전형적으로 수행되고, 유리가 여전히 고온인 중에 플로트 금속욕 및 냉각로 내에서 또는 욕과 냉각로 사이의 전이 영역에서 발생된다. 유리 기판은 대략 398.8℃ 내지 906.2℃(대략 750℉ 내지 1500℉) 범위의 온도에서 제공된다. 이들 온도는 유리 기판이 플로트 유리 공법에 제조됨에 따른 다양한 단계 중의 유리에 대한 전형적인 온도이다.

주석 산화물을 증착하기 위해 소베이랜드 등에 의해 이용된 CVD 반응물 유동은 기화되어 전진하는 유리 리본의 표면의 또는 그 근처의 지점으로 이송되는 유기주석 코팅 화합물을 포함한다. 적절한 유기주석 화합물은 디메틸틴 디클로라이드, 디에틸틴 디클로라이드, 디부틸틴 디아세테이트, 테트라메틸 틴, 메틸틴 트리클로라이드, 트리에틸틴 클로라이드, 트리메틸틴 클로라이드, 에틸틴 트리클로라이드, 프로필틴 트리클로라이드, 이소프로필틴 트리클로라이드, sec-부틸틴 트리클로라이드, t-부틸틴 트리클로라이드, 페닐틴 트리클로라이드, 카르브에톡시에틸틴 클로라이드 등뿐만 아니라 그 조합을 포함하는 것으로 식별된다. 소베이랜드 등은 디메틸틴 디클로라이드에 대한 선호도를 갖고 있다. 이 유기주석 화합물과, 선택적인 캐리어 가스, 산화제, 안정제, 탄화수소, 불활성 가스 등은 가스 상태의 유기주석 반응물 유동을 형성하기 위해 기화되는 것으로 알려져 있다.

소베이랜드 등은 각각이 본원에서 참고 자료로 사용되는 미국특허 제3,852,098호, 제2,780,553호, 제4,351,861호, 제4,571,350호, 제3,970,037호, 제4,212,663호 및 제4,261,722호에 개시된 임의의 절차들에 의해 기화된 유기주석 화합물이 준비될 수도 있다는 것을 설명하고 있다. 소베이랜드 등은 또한 본원에서 참고자료로 사용되고 있는 미국특허 제5,090,985호에 예로서 개시되어 있는 바와 같이 혼합 가스의 존재 하에 박막 증발기 내에서 상기 화합물을 기화시킴으로써 기화된 유기주석 화합물을 함유하는 반응물 유동을 준비하는 것이 바람직한 것으로 언급하고 있다. 일반적으로 헬륨, 질소, 아르곤 또는 그 혼합물과 같은 불활성 캐리어 가스를 포함하고 있는 이러한 기체 상태의 유동은 물 또는 산소와 같은 산화제를 선택적으로 함유할 수도 있다. 양호한 캐리어 가스는 산소를 산화제로 함유하고 있는 헬륨, 질소 및 그 혼합물인 것으로 언급되고 있다. 기화된 유기주석 화합물을 함유하고 있는 최종 반응물 유동은 대략 121.1 내지 232.2℃(대략 250 내지 450℉)의 온도로 일반적으로 가열되고, 이어서 고온의 유리 기판의 표면에서 반응 영역으로 이송된다.

가스 상태의 플루오르화수소 또는 플루오르화수소산(본원에서는 플루오르화수소 또는 플루오르화수소산을 언급하기 위해 "HF"가 사용됨)은 기화된 유기주석 화합물과 조합된다. 소베이랜드 등은 HF 및 캐리어, 양호하게는 수증기로 통상 구성되는 개별 HF 함유 반응물 유동을 발생시킨다. HF 함유 반응물 유동에 물을 첨가시키는 것은 증착된 불소 도핑 주석 산화물의 성장률을 증가시키면서 피복된 유리의 복사능을 낮추는 것이다. HF 함유 반응물 유동은 예컨대 헬륨, 질소 또는 아르곤과 그 혼합물과 같은 종래의 보조제(adjuvant) 뿐만 아니라 예컨대 산소와 같은 산화제를 추가적으로 함유할 수도 있다.

HF 함유 반응물 유동은 코팅이 증착되는 고온의 유리 기판의 표면으로 반응물을 공급하기 이전의 지점, 양호하게는 그 지점에 상대적으로 아주 근접한 지점에서 유기주석 반응물 유동과 조합된다. HF를 함유하고 있는 반응물 유동은 유기주석의 기화와 관련하여 이상에서 설명한 방법 중의 하나를 이용하여 화합물을 기화시킴으로써 또는 가스로서 HF를 제공함으로써 준비될 수도 있다. HF를 함유하는 기화된 반응물 유동은 기화된 유기주석 화합물을 함유하는 반응물 유동을 고온의 유리 기판의 표면으로 공급하기 이전에 서로 혼합함으로써 유기주석 화합물을 함유하는 반응물 유동과 조합될 수도 있다. 선택적으로, 액체 또는 용액 형태의 HF 함유 반응물 유동은 기화된 유기주석 반응물을 함유하는 고온의 반응물 유동으로 분사될 수도 있고, 이럼으로써 불소 함유 용액 또는 액체 화합물을 기화시킬 수 있다. 조합 후, 유기주석, HF, 물 및 산소의 기화된 반응물은 상호 반응하여 불소 도핑된 주석 산화물의 코팅을 증착시키는 고온 유리의 표면으로 공급된다.

소베이랜드 등은 고온 유리 기판의 표면으로 공급되는 전형적인 기체 상태의 반응물 혼합물이 대략 10% 내지 대략 60%의 산소와, 대략 2% 내지 대략 50%의 물과, 대략 0.2% 내지 대략 2%의 HF(여기서, 모든 백분율은 몰 백분율임)를 포함하는 것으로 설명하고 있고, 가장 바람직하게는 상기 혼합물은 대략 30% 내지 대략 50%의 산소와, 대략 15% 내지 대략 35%의 물과, 대략 0.5% 내지 대략 1.5%의 HF를 포함한다. 균일한 기체 상태의 혼합물은 소정의 농도가 주석 산화물 코팅의 소정의 두께 및 기판의 라인 속도의 함수인 유기주석 화합물을 또한 구비한다. 따라서, 소베이랜드 등은 소정의 두께를 갖는 코팅을 기판의 소정의 라인 속도로 도포하기에 충분한 양으로 가스 상태의 반응물 혼합물에 유기주석을 제공한다. 전형적인 상용 작업의 경우에, 이 가스 상태의 반응물 혼합물은 일반적으로 대략 0.01% 내지 대략 8%의 유기주석을 포함할 것이다.

또한, 소베이랜드 등은 유리 시트(10)의 외부 표면(12)과 불소 도핑된 주석 산화물 코팅 사이의 나트륨 확산 장벽(sodium diffusion barrier)으로 작용하는 재료의 층을 적용하는 것이 바람직하다는 것을 언급하고 있다. 이들은 코팅 유리 제품이 불소 도핑된 주석 산화물 코팅이 유리에 직접 도포 되었을 때보다 나트륨 확산 장벽을 그 사이에 두고서 유리에 가해졌을 때에 보다 낮은 복사능과 보다 낮은 표면 저항(sheet resistance)과 보다 낮은 혼탁 현상(haze)을 나타낸다는 것을 발견하였다. 이러한 나트륨 확산 장벽은 양호하게는 실리카로 제조된다. 이 실리카 층은 양호하게는 종래의 CVD 기술을 이용하여 제조된다.

소베이랜드 등의 양호한 실시예[도1의 열분해 스택(25)으로 사용됨]에 있어서, 주석 산화물의 박막(28)이 고온의 유리 기판의 외부 표면(12)에 먼저 증착되고, 그 위에 실리카 박막(27)이 증착되어 주석 산화물/실리카의 하부층 구성이 유리(10)와 불소가 도핑된 주석 산화물의 후속 증착 층(26)의 중간에 형성된다. 소베이랜드 등은 실리카 박막이 나트륨 확산 장벽으로 작용할 뿐만 아니라 제1 (도핑되지 않은) 주석 산화물 필름과 함께 최종 코팅 유리 제품의 변색 현상을 억제하는 데에 도움이 됨을 언급하고 있다. 이러한 "변색 방지용"(anti-iridescent) 층의 사용이 본원에서 역시 참고자료로 사용되고 있는 미국특허 제4,337,613호에 개시되어 있다.

저복사능의 워터-시팅 코팅(20)의 실리카 층(21)은 열분해 층(25)의 외부 표면에 직접 증착된다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 실리카 층(21)의 외부면(22)은 불규칙한 표면을 갖는다. [이는 실리카 오버코트(21)의 외부면(22) 상의 일련의 불규칙하게 배치되고 불규칙한 크기를 갖는 스파이크(spike)로서 개략적으로 도시되어 있다.] 그러므로, 상기 실리카 층(21)이 임의의 특정 두께를 갖는다고 생각하는 것은 본질적으로 다소 부정확한 것이다. 그러나, 실리카 오버코트는 바람직하게는 대략 15 내지 대략 350Å 사이의, 바람직하게는 15 내지 150Å 사이의 중간 정도의 두께를 갖는다. 최소 비용으로 이러한 오버코트의 최대 이익을 얻기 위해서는 그 두께가 대략 20 내지 120Å 사이의 범위인 것으로 증명된다. 이러한 실리카 층이 열분해 층(25)의 외부 표면에 도포될 수 있는 양호한 방법은 이하에서 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 추가 실시예에 따른 다중창 절연 유리 유닛의 개략적인 도식도이다. 절연 유리 유닛은 본 기술 분야에 공지되어 있고, 여기서 아주 중요하게 설명하지는 않을 수도 있다. 그러나, 대략 이러한 절연 유리 유닛은 스페이서(110; spacer)에 의해 이격되어 유지되는 2개의 창유리(10, 100)를 일반적으로 포함한다. 본 실시예에 있어서, 유리(10)의 외부 표면에 의해 지지되는 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)은 제2 창유리(100)로부터 멀어지는 방향으로 배향되는 반면에, 유리(10)의 내부 표면에 의해 지지되는 반사 코팅(30)은 제2 창유리(100)를 향해 배향된다. 스페이서(110)는 제2 창유리(100)의 내부 표면(102)으로의 일 측면과 제1 창유리(10)의 다른 측면에서 경계를 이룬다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 이 스페이서는 유리(10)의 내부 표면(14)에서 직접 경계를 이루거나, 또는 반사 코팅(30)이 유리(10)의 가장자리로 연장하여 이 스페이서가 상기 코팅(30)에 직접 부착될 수도 있다.

전형적으로, 스페이서는 금속 등으로 형성될 것이고 그 내부에 건조제를 보유하고 있다. 이 건조제는 창유리들 사이로 스며들 수도 있는 임의의 수분을 제거하기 위해 창유리 사이의 공간(115) 내의 가스와 연통될 수 있다. 외부 시일(114)은 신뢰성 있는 가스 및 수분 장벽을 형성하기 위해 스페이서(110)의 외부 모서리주위에 있을 수도 있다.

도2에 도시된 구성의 변형예에 있어서, 도1의 코팅(20)용으로 전술한 것과 사실상 동일한 저복사능의 워터-시팅 코팅이 제2 창유리(100)의 외부 표면(104)에 도포될 수 있다. 이 코팅은 제1 창유리(10)의 외부 표면에 도시된 코팅(20)을 대신하여 또는 추가적으로 사용될 수도 있다. 따라서, (도시되지 않은) 일 실시예에 있어서, 제1 창유리의 외부 표면(12)은 저복사능의 워터-시팅 코팅을 보유하며, 제1 창유리의 내부 표면(14)은 다중층 적외선 반사 코팅(30)을 보유하며, 제2 창유리의 내부 표면(102)은 보조 코팅을 보유하지 않으며, 제2 창유리의 외부 표면은 제1 창유리 외부의 코팅(20)과 사실상 동일한 저복사능의 제2 워터-시팅 코팅을 보유한다.

도3은 본 발명의 코팅 유리 제품의 다른 적용예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 유리 시트(10)는 박판형 구성을 형성하기 위해 중간의 파열 방지 플라스틱 필름(130)에 의해 제2 유리 시트(100)에 결합된다. 이러한 박판형 창 구성은 자동차용 창 분야에 공지되어 있다. 통상적으로, 이 플라스틱 층(130)은 다른 2장의 유리 시트에 열융합된 폴리비닐부티랄 등으로 제조된 상대적으로 두꺼운 층의 형태를 취한다. 필요하다면, 이 코팅(30)은 생략될 수도 있다. 그러나, 보다 바람직하게는, 이 반사 필름(30)은 열처리될 수 있는(heat-temperable) 적외선 반사 필름을 포함한다. 이러한 다양한 필름은 본 기술 분야에 공지되어 있고, 이 필름의 엄밀한 특성은 본 발명의 범위를 벗어나는 것이나 임의의 적절한 열처리될 수 있는 코팅(30)이 사용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 워터-시팅 실리카 층(21)은, 존재한다면, 바람직하게는 반사 코팅(30)에서와 같이 스퍼터링에 의해 도포된다. 이들 개별 코팅들은 스퍼터링 라인을 통과하는 개별 통로 내에서 이들 2개의 코팅을 도포함으로써 종래의 스퍼터링 장비를 이용하여 도포될 수 있다. 예컨대, 반사 코팅이 도포되기 전에 워터-시팅 실리카 오버코트(21)는 산화 스퍼터링 분위기에서 실리콘 타깃 아래에 이 유리의 표면을 위치시킴으로써 열분해 층(25)의 외부 표면에 도포될 수 있다. 이후, 다중층 반사 코팅은 종래의 방법으로 일련의 스퍼터링 챔버를 이용하여 도포될 수 있고, 상기 각각의 챔버는 소정의 필름 스택의 하나 또는 그 이상의 특정 층을 스퍼터링 하도록 설계되어 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이방향 스퍼터링 챔버를 개략적으로 도시하고 있다. 마그네트론 스퍼터링 챔버는 본 기술 분야에 공지되어 있고 다양한 공급원으로부터 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 마그네트론 스퍼터링 챔버의 철저한 논의는 본원의 개시 내용을 벗어나는 것이지만, 이러한 장치를 위한 하나의 상대적으로 유용한 구성은 그 내용이 본원에서 참고자료로 사용되는 (시크의) 미국특허 제5,645,699호에 개시되어 있다.

일반적으로, 마그네트론 스퍼터링은 기판에 증착될 금속 또는 유전체로 제조된 타깃을 이용한다. 이 타깃은 음전하를 구비하고, 상대적으로 양 전하인 양극이 타깃의 주위에 배치된다. 상대적으로 작은 양의 소정의 가스를 타깃 주위의 챔버 내로 유입시킴으로써, 상기 가스의 플라즈마가 달성될 수 있다. 이 플라즈마 내의 원자들은 타깃과 충돌하고, 이어서 타깃 재료를 타깃으로부터 떨어뜨려(knock off)코팅될 기판으로 스퍼터링 되게 할 것이다. 플라즈마를 형성하고 그 플라즈마를 타깃의 표면에 인접한 영역으로 집중시키는 것을 돕기 위해 타깃의 후방에 자석을 구비하는 것이 본 기술 분야에 공지되어 있다.

도4에 있어서, 코팅될 유리 시트(10)는 스퍼터링 챔버(200)의 길이를 따라 이격된 복수의 지지 롤러(210) 위에 위치된다. 이들 롤러(210)의 엄밀한 간격은 변경될 수 있지만, 이하에서 상세히 설명되는 이유에 따라 하부 타깃(260)으로부터의 유효 코팅 영역을 증가시키기 위해 이들 롤러들이 챔버(200)의 적어도 중간 길이를 따라 다소 더 이격되는 것이 바람직하다.

도시된 실시예에 있어서, 유리 시트(10)는 이들 롤러들을 따라 수평으로, 즉 좌측에서 우측으로 이동하도록 배향된다. 상기 유리의 내부 표면(14)은 상향으로 배향되는 반면에 상기 유리의 외부 표면(12)의 열분해 유전층(25)은 롤러(210) 상에 위치하도록 하향으로 배향된다. (이러한 것이 아마도 가장 전형적인 형상일 것이지만, 스퍼터링 챔버(200) 내에서의 유리의 상대 배향은 상부 타깃(200) 및 하부 타깃(260)의 상대 위치가 역전된다면 전환될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그 결과, "상부" 및 "하부" 타깃으로의 이들 타깃의 명명은 단순히 편리를 위한 것이고 스퍼터링 챔버 내의 이들 요소들의 상대 배향은 필요하다면 용이하게 역전될 수 있다는 것을 알아야 한다.)

도4에 도시된 스퍼터링 챔버(200)는 2개의 이격된 상부 스퍼터링 타깃(220a, 220b)을 구비한다. 이들 타깃은 평면형 타깃일 수 있지만, 이들은 소위 회전형 또는 원통형 타깃으로서 도시되어 있다. 이들 타깃은 복수의 양극(230)이 이들 타깃에 수평하고 통상 평행하게 연장되는 상태로 상호 통상 평행하게 배치된다. 미국특허 제5,645,699호에 개시된 바와 같이, 중간의 양극(230)은 이들 2개의 타깃 사이에 또한 위치될 수도 있다.

가스 분배 시스템은 타깃(220a, 220b)에 인접한 챔버에 스퍼터링 가스를 공급하는 데에 사용된다. 다양한 가스 분배 시스템이 본 기술 분야에 공지되어 있으나, 본 가스 분배 시스템은 통상 타깃을 향해 배향된 복수의 이격된 개구 또는 노즐을 갖는 한 쌍의 관(235)을 단순히 구비할 수도 있다.

마그네트론 스퍼터링 챔버 내의 유리 기판 위에 위치된 다중 타깃의 사용은 본 기술 분야에서 아주 통상적인 것이다. 그러나, 도4의 스퍼터링 챔버(200)의 독특한 태양은 "하부" 타깃(260)의 존재에 있다. 이 타깃은 본 발명의 워터-시팅 실리카 오버코트(21)를 열분해 층(25)의 외부 표면에 직접 스퍼터링 하는 데에 사용되는 타깃이다. 상부 타깃(220a, 200b)과 같이, 하부 타깃(260)은 안정된 플라스마를 얻기 위해 충분히 인접하게 배치된 적어도 하나의, 양호하게는 2개의 양극(270)을 구비한다. 상부 타깃(220a, 220b)에 인접하게 도시된 가스 분배관(235)은 불필요하게 하부 타깃(260)으로부터 멀리 있고, 유리(10)의 간헐적인 존재는 스퍼터링 챔버(200)를 2개의 개별적인 기능 영역으로 효과적으로 분리한다. 그러므로, 타깃 주위의 플라즈마를 위해 가스의 일관된 공급을 보장하기 위해 하부 타깃(260)에 인접한 가스 아래에 위치한 개별 가스 분배관(275)을 구비하는 것이 바람직하다. 필요하다면, 하부 관(275)과 상부 관(235)은 동일한 가스 분배 시스템의 부품일 수도 있고, 즉 양 세트의 관은 단일 가스 공급원에 연결될 수 있다.

하부 관(275)에 의해 공급된 가스의 특성은 적어도 부분적으로 스퍼터링 타깃(260)의 특성에 의존한다. 종래의 마그네트론 스퍼터링에 있어서, 타깃은 음극으로서 작용해야만 한다. SiO₂의 유전체 특성으로 인해, 실리카 타깃을 이용하여 신뢰성 있게 스퍼터링 하는 것이 아주 어려울 수 있다. 결과적으로, 이 타깃은 실리카보다는 금속 실리콘(silicon metal)을 포함하는 것이 바람직하다. 유리의 외부 표면(12)에 실질적으로 증착되는 재료는 하부 가스 분배관(275)을 통해 공급되는 가스에 산소를 포함시킴으로써 실리카로 변환될 수 있다.

연속하는 유리 시트(10)가 효과적으로 스퍼터링 챔버를 분리하지만, 이는 상기 챔버의 일 영역으로 유입된 가스가 챔버 내의 임의의 위치로 이동하는 것을 방해하지 않는다. 하부 타깃(260)이 산화 분위기에서 스퍼터링된 금속 실리콘을 포함하는 것이 바람직하기 때문에, 상부 타깃(220a, 220b)의 스퍼터링이 하부 관(275)을 통해 유입될 수도 있는 과다 산소의 존재에 의해 악영향을 받지 않는다는 것이 중요하다. 이는 워터-시팅 실리카 오버코트(12)를 유리 시트의 일 측면에 그리고 산소에 민감한 금속을 다른 표면에 증착시키기 위해 이 이방향 스퍼터링 챔버(200)의 사용을 효과적으로 방해한다.

보다 효과적으로는, 도4의 이방향 스퍼터링 챔버는 유리의 내부 표면(14)에 유전층을 그리고 열분해 유전층(25)에 워터-시팅 실리카 층(21)을 단일 챔버 내에서 증착하는 데에 사용될 수 있다. 일부 금속 산화물의 증착될 질화물 내로의 유입이 도포되는 코팅에 악영향을 미치지 않는다면 이 스퍼터링된 유전체는 질화물 등일 수도 있다. 그러나, 이상적으로는 내부 표면(14)에 도포될 유전체는 2세트의 관(235, 275)을 통해 유입되는 가스의 임의의 혼합이 유전층 또는 실리카 층(21)에 악영향을 미치지 않도록 산화물(적어도 부분적으로 산화물)이 된다. 예컨대, 타깃(220a, 220b)의 하나 또는 모두는 티타늄 금속 또는 TiOx(여기서, x는 1<x<2)으로 제조될 수도 있고, 양 세트의 가스 분배관(235, 275)을 통해 유입되는 가스는 아르곤과 산소가 적절한 균형을 이룬 혼합물을 포함할 수도 있다.

종래의 마그네트론 스퍼터링 챔버에 있어서, 유리를 지지하는 데에 사용되는 롤러(210)의 간격은 유리가 롤러들 사이로 떨어지는 임의의 중요한 위험성 없이 작은 유리 기판이 라인 상에서 처리될 수 있도록 상당히 작게 유지된다. 그러나, 워터-시팅 코팅을 유리의 외부 표면(12)에 도포할 때 롤러의 간섭을 최소화하기 위해, 이 간격은 증가될 수도 있다. 최대 안전 간격은 예상되는 유리 크기의 소정의 범위에 따른 사례별로 결정될 필요가 있다. 그러나, 하부 타깃(260)으로부터 유리의 외부 표면(12) 상의 열분해 코팅으로의 경로에 배치된 롤러 사이의 간격이 커질수록, 열분해 코팅(25) 상에 증착되는 스퍼터링된 실리카의 백분율이 커지게 된다. 물론, 스퍼터링 장치의 다른 영역 내의 롤러는 정상 간격을 유지할 수 있다. 챔버가 도시된 형상으로부터 유리의 단지 일 측면만을 코팅시키고 롤러가 상호 보다 밀착 이격되게 하는 보다 통상적으로 작동되는 챔버로 변환될 수 있도록 이방향 스퍼터링 챔버(200) 내의 몇몇 롤러가 용이하게 제거될 수 있게 하는 것이 바람직할 수도 있다.

이들 롤러 사이의 간격을 변경하는 대신에, 롤러가 그 직경이 보다 작게 제조될 수 있다. 종래의 롤러는 중공 금속 튜브이다. 필요하다면, 작은 직경의 롤러는 예컨대 이들을 견고한 발포체로 채움으로써 강화될 수 있다. 지지체를 따른 유리의 동일한 이송 속도를 유지하기 위해, 이들 작은 직경의 롤러는 예컨대 소정의 기어비를 갖는 한 쌍의 기어를 이용하여 보다 신속하게 회전되어야 한다.

롤러(210)는 임의의 종래 구성을 가질 수 있다. 유리가 직접 접촉하는 표면을 제공하는 상표명이 켈바(Kelvar)인 로프가 그 주위를 나선형으로 감은 원통형 알루미늄 롤러를 이용함으로써 양호한 결과가 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다.

어떤 특정 적용예에서는, 도4의 이방향 스퍼터링 챔버(200)는 소정의 전체 코팅을 유리의 내부 및 외부 표면 모두에 도포하기에 충분할 수도 있다. 그러나, 종종 이 스퍼터링 챔버(200)는 일련의 스퍼터링 챔버들을 포함하는 스퍼터링 작업 라인의 일부일 수 있다.

상기 작업 라인 내의 각각의 스퍼터링 챔버는 상부 타깃 및 하부 타깃을 포함할 수 있으나, 가장 통상적인 적용예에 있어서 유리의 상부 표면에 도포된 필름 스택은 본 발명의 실리카 오버코트(21)보다 더 복잡하고(즉, 다양한 조성을 갖는 일련의 개별 층들을 포함할 것이고) 더 두꺼울 것이다. 결과적으로, 다수의 스퍼터링 챔버는 지지체 아래에 타깃이 위치하지 않고 단지 하나의 타깃만을 갖는 종래의 하향 스퍼터링 챔버를 구비할 수 있다.

스퍼터링 작업 라인이 하향 스퍼터링 챔버들과 이방향 스퍼터링 챔버(200)들의 조합을 포함한다면, 스퍼터링 라인을 따른 이방향 챔버의 위치는 변할 수 있다.본 발명의 워터-시팅 실리카 오버코트(25)는 실리콘 함유 타깃(예컨대, 알루미늄이 도핑된 실리콘으로 형성되거나 또는 주요하게는 실리콘으로 형성된 것)을 산화 분위기 내에서 스퍼터링함으로써 도포될 수 있다면, 산화 가능한 금속층(예컨대, 저복사능의 필름 스택에 통상 사용되는 형태의 적외선 반사 은 층)을 동일한 챔버 내에서 유리의 상부 표면에 증착하려고 시도해서는 안된다. 그러므로, 금속층을 스퍼터링 하는 데에 사용되는 적어도 이들 챔버들은 하부 타깃을 생략함으로써 하향 스퍼터링 챔버로서 작동될 수도 있다. 그러나, 금속 산화물(예컨대, SiO₂, ZnO 또는 SnO₂)을 동일 챔버 내에서 유리의 외부 표면에 증착하는 것이 가능할 수 있다.

종래의 개념에 의하면, 유리 표면이 챔버 내의 유리를 지지하는 롤러와의 접촉에 의해 손상되거나 오염되기 전에 워터-시팅 코팅이 도포되는 것을 확실히 하기 위해 본 발명의 워터-시팅 실리카 오버코트가 하나의 제1 스퍼터링 챔버 또는 필요하다면 몇몇 제1 스퍼터링 챔버 내에서 도포되는 것이 당업자에게 제안될 것이다. 아주 놀랍게도, 그 반대가 성립된다는 것, 즉 본 발명의 실리카 오버코트(21)가 최종 스퍼터링 챔버 내에서 최적으로 도포되는 것을 발견하였다. 하나 이상의 이방향 스퍼터링 챔버(200)가 스퍼터링 라인을 통과하는 유리의 속도를 부적절하게 늦추지 않고서도 충분히 두꺼운 워터-시팅 오버코트를 증착하는 것이 필요하다면, 이 워터-시팅 오버코트는 마지막 몇몇 스퍼터링 챔버들 내에서 최적으로 도포된다.

본 발명의 워터-시팅 실리카 오버코트(21)가 스퍼터링 라인의 시작 지점에서 도포되면, 유리의 외부면의 대부분은 요구되는 워터-시팅 성질을 나타낼 것이다.그러나, 유리의 가장자리는 일관성 기준에서 이러한 개선된 성질을 나타낼 수 없다. 이는 실리카(21)의 증착 이후에 유리의 상부면에 도포된 코팅의 약간의 오버스프레이(overspray)로 인한 것이라 여겨지는데, 상부면에 도포된 극소량의 재료가 하부면으로 흘러내려, 유리 시트의 모서리들에 인접하여 낮은 복사능의 워터-시팅 코팅 상에 있게 된다. 이러한 오버스프레이 코팅은 유리의 광학 성질에 쉽게 인식할 수 있는 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 얇지만, 이러한 실질적으로 볼 수 없는 코팅은 유리의 모서리들 둘레에서의 워터-시팅 코팅의 이점을 손상시켰다. 스퍼터링 라인의 끝 부분을 향해 가면서 실리카를 유리의 열분해 피복된 외부면에 도포함으로써, 실리카 오버코트의 상부에 퇴적된 오버스프레이 양은 최소화될 수 있고, 이 코팅의 유익한 워터-시팅 효과가 보존될 수 있다.

도4에 도시된 것과 같은 양방향 스퍼터링 챔버(200)는 유리 시트의 양면에 코팅을 도포하는 데 있어서 비용을 최소화하고 생산 효율을 최대화하는 것으로 여겨진다. 덜 바람직하게는, 본 발명의 워터-시팅 코팅은 1회의 패스(pass)에서 도포될 수 있지만, 반사 코팅은 모든 타깃이 챔버 내에서 지지체들의 동일 측에 위치되도록 패스들 사이에서 유리가 뒤집혀 제2 패스에서 유리의 다른 면에 도포된다. 그러나, 이는 전술된 공정에 비해 훨씬 덜 효율적이어서, 저비용 상업적 유리 생산에 적당한 것으로 여겨지지 않는다.

유리 기판이 챔버를 통해 이동함에 따라, 유리가 상부 타깃(200a, 200b)을 하부 타깃(260)으로부터 또는 그 역으로 효과적으로 차폐하지 못하는 시간이 있게 될 것이다. 결국, 상부 타깃으로부터의 재료는 하부 타깃 상에 증착되고, 하부 타깃으로부터의 재료는 상부 타깃들의 하나 또는 2개 모두에 증착될 수 있다. 도4의 스퍼터링 챔버(200)는 상부 타깃(220a, 22b) 및 하부 타깃(260)이 실질적으로 동일한 조성을 갖는다면 이상적이다. 그러나, 상부 타깃이 하부 타깃과 상이한 조성을 갖는다면, 상이한 타깃들의 상호 교차 오염은 스퍼터링 또는 일관된 제품 품질의 유지에 있어서 문제를 야기할 수 있다.

적어도, 이론적으로 이러한 문제점은 유리가 상부 및 하부 타깃들을 서로로부터 차폐하도록 위치된 때에만 각각의 타깃이 스퍼터링되게 하기 위하여 각각의 스퍼터링 타깃에 공급되는 전력을 독립적으로 제어함으로써 극복될 수 있다. 그러나, 현재 상업적으로 입수 가능한 전원 제어기는 이러한 방식으로 구성되지 않는다. 더욱이, 이러한 장치를 위한 제어 논리는 스퍼터링 라인이 일관된 크기가 아닌 가변 크기의 유리 기판을 피복하기 위해 사용된다면 부당하게 어렵게 될 수 있다.

도5는 스퍼터링 타깃들의 상당한 상호 교차 오염 없이 단일 패스로 기판의 내부면(14) 및 열분해 피복된 외부면(12) 모두를 피복하는 데 사용될 수 있는 하나의 가능한 스퍼터링 챔버(300)를 도시한다. 도4에 도시된 요소들과 유사한 기능을 수행하는 요소들은 100만큼 증가된 유사한 도면부호로 나타내어져 있는데, 즉 도5의 상부 가스 분배관(335)은 도4의 상부 가스 분배관(235)과 기능적으로 유사하다.

도5의 스퍼터링 챔버(300)는 한 쌍의 장벽(340)에 의해 3개의 코팅 영역(300a, 300b, 300c)으로 효과적으로 분할된다. 하나의 코팅 영역 내의 가스의 일부 부분은 다른 코팅 영역으로 유동할 수 있어서, 3개의 모든 영역에서 유사한분위기를 사용하는 것이 최상이다. 그러나, 장벽(340)은 하나의 코팅 영역 내의 스퍼터링되는 재료가 다른 코팅 영역 내의 타깃 상에 도달하는 양을 효과적으로 제한하는 역할을 한다.

도5의 실시예에서, 3개의 코팅 영역(300a 내지 300c) 각각은 4개까지의 타깃을 보유하도록 되어 있는데, 2개의 타깃은 기판의 상부에 위치되고 나머지 2개의 타깃은 기판의 하부에 위치된다. 따라서, 유리의 경로 위에 위치된 6개의 상부 타깃 장착부(321-326)와, 유리의 경로 아래에 위치된 6개의 하부 타깃 장착부(361-366)가 있다. 이는 상이한 성질을 갖는 제품들을 제조하기 위한 단일 다중 영역 스퍼터링 챔버(300)를 사용하는 데 있어서 최대의 유연성을 허용한다. 도5는 각각의 하부 타깃 장착부(361-366)와 수직으로 정렬된 각각의 상부 타깃 장착부(321-326)를 개략적으로 도시한다. 그러나, 타깃들은 이러한 방식으로 수직으로 정렬될 필요는 없으며 더욱 유리하게는 수평으로 엇갈린 배열로 위치될 수 있음을 알아야 한다.

도5에 도시된 구성에서, 제1 코팅 영역(300a)은 2개의 타깃(320a, 320b)을 갖지만 하부 타깃 장착부(361 또는 362)에 하부 타깃이 없다. 스퍼터링 가스는 상부 가스 분배관(335)으로 공급되어야 하고 전력은 제1 코팅 영역 내의 상부 양극(330)들로 공급되어야 하지만, 하부 가스 분배관(375)으로 가스를 또는 하부 양극(370)들로 전력을 공급할 필요는 없다. 제2 코팅 영역(300b)은 2개의 하부 타깃(360c, 360d)을 갖지만, 상부 타깃 장착부(323, 324)의 어느 것도 스퍼터링 타깃을 지지하지 않고 있다. 마찬가지로, 제3 코팅 영역(300c)은 2개의 하부타깃(360e, 360f)을 갖지만, 상부 타깃 장착부(325, 326)의 어느 것도 스퍼터링 타깃을 지지하지 않고 있다. (전술된 바와 같이) 최적으로는 제1 코팅 영역(300a)은 기판의 내부면(14)에 의해 지지된 반사 필름 스택의 최외곽 층을 도포하는 데 사용되는 반면에, 마지막 2개의 코팅 영역(300b, 300c)은 기판의 열분해 피복된 외부면(12) 상에 워터-시팅 실리카 오버코트(21)를 스퍼터링하는 데 사용된다.

도5의 다중 영역 스퍼터링 챔버(300) 내의 타깃들의 배열은 단지 예시적인 것이며, 타깃 배열은 상이한 제품들에 대해 생산 효율을 최대화하기 위해 가변될 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, 보다 두꺼운 워터-시팅 코팅이 동일한 유리 속도에서 요구된다면, 실리콘 함유 타깃이 각각의 하부 타깃 장착부(361-366) 상에 장착될 수 있지만, 상부 타깃 장착부(321-326)의 어느 것도 타깃을 지지하지 않는다. 얇은 코팅이 충분하다면(또는 코팅 챔버를 통한 유리 속도가 적당히 감소된다면), 마지막 2개의 하부 타깃 장착부(325, 326)에만 타깃이 제공될 수 있지만, 4개의 제1 상부 타깃 장착부(321-324) 각각이 스퍼터링 타깃을 지지한다. 물론, 동일 영역의 상부 및 하부 타깃 장착부들에 타깃들을 장착함으로써 임의의 하나 이상의 코팅 영역(300a-300c)이 거의 도4의 양방향 스퍼터링 챔버(200)처럼 작동될 수 있다.

도4 및 도5의 장치와, 이러한 코팅 시스템을 사용하여 증착 피복하는 방법이 유리의 일 측면 상에 반사 필름 스택을 도포하고 유리의 다른 측면 상에 워터-시팅 실리카 오버코트를 도포하는 것과 주로 관련하여 본 명세서에서 논의된다. 그러나, 이러한 장치 및 방법은 도포되는 코팅의 성질과 무관하게 창유리의 양 측면에 코팅을 도포하기 위해 사용될 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, 이 장치는 창유리의 양 측면에 반사 방지 코팅을 도포하거나, 투명 또는 반투명 유기 기판의 양 측면에 적외선 반사 코팅을 도포하거나, 동일한 기판의 각각의 측면에 워터-시팅 코팅을 도포하는 데 사용될 수 있다.

도4 및 도5에 도시된 시스템의 이점은 유리가 일정한 배향으로 유지되면서, 즉 유리가 넘겨지거나 뒤집히거나 다르게 조작될 필요가 없이 기판에 코팅 장치를 통한 단일 패스로 양 측면에 (조성과 무관하게) 스퍼터링 코팅이 제공될 수 있다는 것이다. 이러한 것은 간단한 표준 이송 롤러 세트의 사용으로 유리를 생산라인을 따라 이동시킬 수 있게 한다. 본 발명이 없다면, 통상적으로 유리를 뒤집기 위해 유리를 수동으로 조작하고 유리를 별도의 운전으로 코팅 장치를 통해 다시 보내야 하거나, 생산 공정 동안의 몇몇 지점에서 기판을 파지 하여 뒤집는 복합형 유리 취급 시스템을 사용하여야 한다. 이러한 것은 양면에 코팅을 갖는 유리가 코팅 품질의 어떠한 손실도 없이 특별히 경제적으로 생산될 수 있게 한다.

과거에는, 유리의 바닥면을 피복하려는 경우에도 롤러와의 접촉이 이러한 코팅을 훼손시키거나 코팅의 도포 이전에 유리의 바닥면을 손상시키는 것은 당연시되었다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명은 유리의 양 측면이 우수한 결과를 가지고 단일 패스로 피복될 수 있음을 증명하였다.

본 발명의 워터-시팅 오버코트가 도포되는 정밀 작업 조건(예컨대, 타깃 조성, 플라즈마 조성 등)은 요구되는 두께의 코팅의 증착을 최적화하기 위해 필요에 따라 가변될 수 있다. 본 내용이 안내서로서 주어진다면, 당해 기술분야에서 통상의 기술자는 부적절한 실험 없이 본 발명의 코팅(20)을 도포하기 위한 적당한 작업조건을 선택할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 SiO₂의 오버코트는 불활성 분위기에서 실리콘 이산화물 타깃을 사용하여 스퍼터링 증착될 수 있지만, 실리카는 불량 전도체이며 이러한 유전성 재료를 DC 스퍼터링 장치에서 스퍼터링하는 것은 곤란할 수 있다. 그 대신에, 산화 분위기에서 순수 실리콘 타깃을 사용할 수 있지만, 이러한 타깃은 실리콘이 반도체이기 때문에 일관된 제어 방식으로 스퍼터링하는 것이 어렵다. 스퍼터링을 개선하고 아크 발생(arcing)을 감소시키기 위하여, 약 5% 알루미늄을 갖는 실리콘을 포함하는 타깃이 산화 분위기에서 스퍼터링되는 것이 바람직하다.

알루미늄이 도핑된 실리콘 타깃이 채용될지라도, 스퍼터링 챔버 내의 분위기는 최적의 스퍼터링 속도를 성취하기 위해 가변될 수 있다. 스퍼터링 분위기는 산화시키는 것이어야 하지만, 순수한 산소일 필요는 없다. 반대로, 산소 및 불활성 가스의 혼합물이 스퍼터링 속도를 향상시킨다. 산소와 약 40%까지의 아르곤(양호하게는, 0-20% 아르곤)을 함유하고 약 3×10^-3mbar에서 유지되는 스퍼터링 가스가 충분하다. 스퍼터링 타깃에 인가되는 전력은 아크 발생을 감소시키면서 스퍼터링 속도를 최대화하도록 최적화 되어야 한다. 약 80 kW까지의 전력이 허용 가능한 결과를 낳을 것이다.

작동이 우수한 것으로 알려진 하나의 제조 장치는, 각각의 타깃에 약 42kW의 전력이 인가되는 상태에서, 약 5% 알루미늄으로 도핑된 실리콘의 3개의 회전 스퍼터링 타깃들을 이용한다. 스퍼터링 챔버 내의 분위기는 약 2.5-4.5 mTorr의 압력에서 100% O₂를 포함한다. 유리 기판은 약 571.5-1270.0 cm/분(225-500 인치/분)으로 이들 스퍼터링 타깃을 지나 이동된다.

유리 표면상에 스퍼터링된 얇은 SiO₂필름의 형태의 일부 초기 분석이 수행되어 왔다. 열분해 도포된 유전층 상에 도포된 실리카 오버코트에 대하여 상세한 초미세 형태 연구가 수행되지 않았지만, 이들 필름과 본 발명의 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)의 워터-시팅 성질에는 몇몇 유사성이 있다. 따라서, 통상의 실리카 코팅의 형태에 관한 결론은 본 발명의 코팅(20)의 형태에 관한 몇몇 암시를 주는 것으로 여겨진다.

통상의 유리 표면에 도포된 얇은 실리카 필름의 초기 분석은 이러한 실리카 필름의 외부 표면이 유리의 표면으로부터 상승한 일련의 이격된 돌출부를 나타냄을 보여준다. 또한, 이들 코팅은 비교적 무공성인 것으로 나타난다. 이것은 50 내지 200nm 정도로 코팅 내로 들어간 기공을 갖는 코팅을 얻는 것을 기재하고 있는 다까마쯔 등의 미국특허 제5,394,269호에 개시된 졸 겔 유도 코팅(sol gel-derived coating)과 뚜렷하게 대조된다.

현재에는 이해되지 않는 이유로 인해, 깨끗한 유리 표면에 직접 도포된 실리카 필름의 분석은 이러한 얇은 실리카 필름을 스퍼터링 증착하는 것이 상당히 날카롭고 뚜렷한 일련의 피크(peak)를 갖는 표면을 얻게 한다고 암시하고 있다. 이렇게 피복된 표면의 의미 있는 통계적 분석이 수행되지 않았기에, 이러한 독특한 표면 요철부들이 전체 실리카 표면을 대표하는지 여부는 알려져 있지 않다. 다시 말하면, 이러한 데이터는 본 발명의 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)의 외부 표면(22)이 비교적 무공성이고, 표면의 나머지 부분의 위로 상당히 상승한 많은 뚜렷한 이격된 피크들을 가져 보다 더 불균일하고 불규칙하다는 점에서 처리되지 않은 플로트 유리 표면과 상이하다는 것을 암시한다.

본 발명의 워터-시팅 코팅으로 피복된 유리 시트의 작용은 본 발명의 코팅을 갖지 않는 유사한 유리 시트의 작용과 명확하게 다르다. 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)을 갖는 유리 표면은 물을 더욱 쉽게 시트화하는 경향이 있으며, 본 발명의 실리카 오버코트(21) 없이 유사한 낮은 복사능의 열분해 코팅을 갖는 비교할만한 유리 시트에 비해 어떠한 눈에 띄는 흠집 또는 결함 없이 깨끗하게 하는 것이 훨씬 용이하다.

예로서, "에너지 어드밴티지"라는 명칭의 유리 시트의 샘플 제품이 상업적으로 얻어졌다. 전술된 바와 같이, 이러한 제품은 도1에 도시되고 논의된 것과 같은 3층 코팅(25)인 것으로 여겨지는 열분해 도포된 유전체 코팅을 갖는다. 열분해 피복된 표면은 적어도 이러한 코팅이 없는 통상의 플로트 유리 시트의 상부 표면(즉, 플로트 공정에서 주석욕으로부터 멀리 대향한 측면)과 비교하여 비교적 거칠다. 윈덱스(Windex)란 상표명으로 상업적으로 입수 가능한 종래의 세척액이 에너지 어드밴티지 창유리의 열분해 코팅면 상에 분무되었고, 그 표면은 표면이 건조된 것으로 나타날 때까지 종이 타월로 닦여졌으며, 어떠한 눈에 띄는 흠집을 더 이상 나타내지 않았기에, 이러한 세척을 완성하는 데 필요한 시간과 닦는 힘에서 질적인 주목을 받았다. 본 발명의 워터-시팅 실리카 오버코트(21)가 에너지 어드밴티지 제품의 다른 샘플의 열분해 코팅면의 외부 표면에 도포되었고, 이렇게 얻어진 코팅면에 대해 동일한 윈덱스 닦기 시험이 수행되었다. 통상의 에너지 어드밴티지 열분해 코팅은 거친 표면을 가졌고, 닦는 동안 "달라붙는" 또는 고마찰 감각을 갖는 것으로서 표현될 수 있을 것이다. 본 발명의 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)을 갖는 두 번째 샘플은 닦는 작업이 더욱 신속하게 적은 힘으로 완성되는 것에 의해 세척이 실질적으로 더욱 용이했다.

본 발명에 의해 생성된 표면 성질에서의 변화는 질적 수준에 있어서 쉽게 인식할 수 있지만, 이러한 차이를 의미 있는 방식으로 정량화하는 것은 더욱 어려울 수 있다. 게다가, 표면 작용에 있어서의 상당한 개선에 대한 정확한 물리적인 원인은 완전히 이해되지 않는다. 실리카 오버코트(21)를 포함하는 본 발명의 코팅과 비교하여 처리 이전의 열분해 코팅면에서의 하나의 정량화 가능한 변화는 접촉각의 현저한 감소이다. 통상의 에너지 어드밴티지 열분해 코팅에서의 물 접촉각은 상당히 가변적인 것으로 나타나는데, 측정된 접촉각은 약25°의 하한치로부터 높은 58°정도까지의 범위를 갖는다. 본 발명의 실리카 오버코트를 갖는 에너지 어드밴티지 열분해 코팅에서의 물 접촉각은 실질적으로 낮은데, 대부분의 측정은 15°미만에 속한다. 사실, 이러한 코팅에 대한 접촉각은 7 내지 8°정도로 일정하게 측정되었다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 유리(10)의 외부 표면(12)에 의해 지지되는 열분해 도포된 유전층(25)은 열분해 코팅 공정에 기인하는 것으로 여겨지는 거친 외부 표면을 갖는다. 유전층(25)은 적어도 약 20°, 바람직하게는 약 25°,그리고 양호하게는 30°이상의 물 접촉각을 갖는다. 일단 실리카 오버코트(21)가 유전층(25)의 외부 표면에 도포되면, 얻어진 저복사능의 워터-시팅 코팅(20)의 외부 표면(22)에서의 물 접촉각은 바람직하게는 약 25°이하, 양호하게는 약 20°이하, 최적으로는 15°이하이다. 이러한 접촉각의 상당한 감소는 창유리의 코팅면 상에서의 물이 시트화되게 하며, 유리 표면이 용이하게 세척되게 하고 깨끗한 상태로 유지되기 쉽게 하지만, 스퍼터링된 실리카 오버코트(21)가 하부의 열분해 도포된 유전층(25)의 복사능 감소 성질을 상당히 손상시킬 것이라고는 여겨지지 않는다. 본 발명의 양호한 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 첨부의 청구의 범위의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변경, 개작 및 수정들이 이루어질 수 있음을 알아야 한다.

Claims (15)

1. 코팅 유리 제품에 있어서,

   상기 코팅 유리 제품은 저복사능의 워터-시팅 코팅을 상부에서 갖는 외부 표면을 구비하고,

   상기 코팅은 외부 표면에 의해 지지되는 열분해 도포된 제1 유전층과, 제1 유전층의 외부 표면상에 직접 스퍼터링되는 실리카로 된 외부층을 포함하며,

   상기 저복사능의 워터-시팅 코팅은 상기 유리 제품의 피복된 외부 표면상에서의 물 접촉각을 약 25°미만으로 감소시키고 창유리의 피복된 외부 표면에 가해진 물이 시트화되게 하는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
2. 상기 항에 있어서, 제1 유전층은 불규칙하고 시트화되지 않은 외부 표면을 생성하도록 유기주석 화합물, 물 및 산소를 함유하는 반응물 혼합물을 적어도 약 750℃의 온도에서 반응시킴으로써 유리의 표면상에 증착된 주석 산화물의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
3. 상기 항에 있어서, 제1 유전층은 불소가 도핑된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
4. 상기 항에 있어서, 제1 유전층은 불규칙하고 시트화되지 않은 외부 표면을생성하도록 유기주석 화합물, HF, 물 및 산소를 함유하는 반응물 혼합물을 반응시킴으로써 증착된 불소가 도핑된 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
5. 상기 항에 있어서, 반사 코팅을 상부에 갖는 내부 표면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
6. 상기 항에 있어서, 반사 코팅은 내부 표면으로부터 외측으로 향한 순서로, 적어도 하나의 유전층, 반사 금속층 및 제2 유전층을 구비하는 적외선 반사 코팅이며, 상기 적외선 반사 코팅은 가시 스펙트럼 내에서 적어도 약 70%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 유리 제품.
7. 자동차용 앞유리에 있어서,

   가) 외부 표면과 제1 접합 표면을 갖는 외부 창유리와,

   나) 내부 표면과 제2 접합 표면을 갖는 내부 창유리와,

   다) 제1 접합 표면과 제2 접합 표면 사이에 배치된 파열 방지 중합체 층과,

   라) 외부 창유리의 외부 표면에 의해 지지되는 저복사능의 워터-시팅 코팅을 포함하며,

   상기 저복사능의 워터-시팅 코팅은 외부 표면에 의해 지지되는 열분해 도포된 제1 유전층과, 제1 유전층의 외부 표면상에 직접 스퍼터링되는 실리카로 된 외부층을 포함하고,

   상기 저복사능의 워터-시팅 코팅은 상기 유리 제품의 피복된 외부 표면상에서의 물 접촉각을 약 25°미만으로 감소시키고 창유리의 피복된 외부 표면에 가해진 물이 시트화되게 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 앞유리.
8. 상기 항에 있어서, 제1 유전층은 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 앞유리.
9. 상기 항에 있어서, 제1 유전층은 불소가 도핑된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 앞유리.
10. 상기 항에 있어서, 상기 자동차용 앞유리는 상기 제1 접합 표면 및 제2 접합 표면 중 하나에 의해 지지되는 적외선 반사 코팅을 더 포함하며, 적외선 반사 코팅은 상기 적외선 반사 코팅을 지지하는 표면으로부터 외측으로 향한 순서로, 적어도 하나의 유전층, 반사 금속층 및 제2 유전층을 구비하며, 상기 적외선 반사 코팅은 가시 스펙트럼 내에서 적어도 약 70%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 앞유리.
11. 창유리의 표면이 얼룩 또는 오염에 대한 저항성을 갖게 하는 방법에 있어서,

    가) 깨끗한 내부 표면과, 적어도 약 30°의 물 접촉각을 갖는 열분해 도포된유전층을 구비한 깨끗한 외부 표면을 포함하는 유리 시트를 제공하는 단계와,

    나) 적어도 하나의 제1 유전층, 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 제2 유전층을 순서대로 스퍼터링함으로써 상기 유리 시트의 내부 표면을 반사 코팅으로 피복하는 단계와,

    다) 창유리의 피복된 외부 표면에 인가된 물이 시트화되게 하도록 약 25°미만의 물 접촉각을 갖는 저복사능의 워터-시팅 코팅을 생성하기 위하여, 열분해 도포된 유전층의 외부 표면상에 실리카를 직접 스퍼터링함으로써, 유리의 외부 표면을 워터-시팅 코팅으로 피복하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 상기 항에 있어서, 유리 시트는 유리 시트의 내부 표면으로부터 외측으로 이격되는 대응하는 일련의 스퍼터링 타깃들을 보유하는 일련의 스퍼터링 챔버들을 통과하며, 상기 제1 유전층은 스퍼터링 챔버들 중 제1 챔버 내에서 도포되고, 상기 금속층은 스퍼터링 챔버들 중 제2 챔버 내에서 도포되며, 상기 제2 유전층은 스퍼터링 챔버들 중 제3 챔버 내에서 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 상기 항에 있어서, 제1 및 제3 스퍼터링 챔버들 중 하나의 챔버는 유리 시트의 외부 표면으로부터 외측으로 이격된 실리콘 함유 타깃을 포함하며, 워터-시팅 코팅은 유전층들 중 하나의 유전층이 도포되는 동일한 스퍼터링 챔버 내에서 실리콘 함유 타깃을 스퍼터링함으로써 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 창유리의 표면이 얼룩 또는 오염에 대한 저항성을 갖게 하는 방법에 있어서,

    가) 깨끗한 내부 표면과, 적어도 약 30°의 물 접촉각을 갖는 열분해 도포된 유전층을 구비한 깨끗한 외부 표면을 포함하는 유리 시트를 제공하는 단계와,

    나) 유리 시트를 위한 지지체를 내부에서 각각 갖는 일련의 스퍼터링 챔버를 구비하는 것으로서, 스퍼터링 챔버들 중 적어도 하나는 지지체 위에 위치된 상부 타깃을 갖는 하향 스퍼터링 챔버를 구비하고, 스퍼터링 챔버들 중 제2 스퍼터링 챔버는 지지체 아래에 위치된 하부 타깃을 갖는 상향 스퍼터링 챔버를 구비하는 스퍼터링 라인을 제공하는 단계와,

    다) 하향 스퍼터링 챔버 내의 지지체 상의 유리 시트를 그 내부 표면이 상부 타깃을 향해 배향되도록 위치시키고 상부 타깃을 스퍼터링하여 유리의 내부 표면 또는 유리의 내부 표면상에 미리 증착된 필름 스택층 중 하나 상에 유전층을 증착하는 단계와,

    라) 상향 스퍼터링 챔버 내의 지지체 상의 유리 시트를 열분해 도포된 유전층이 하부 타깃을 향해 배향되도록 위치시키고 하부 타깃을 스퍼터링하여 유리의 외부 표면상에 워터-시팅 코팅을 증착하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 상기 항에 있어서, 상향 스퍼터링 챔버는 지지체 위에 위치된 상부 타깃을 더 포함하며, 상기 방법은 유리 시트가 상향 스퍼터링 챔버 내에 있는 동안에 상부타깃을 스퍼터링하여 유리의 내부 표면 또는 유리의 내부 표면상에 미리 증착된 필름 스택층 중 하나 상에 유전층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.