KR20140009362A

KR20140009362A - 박막 다중층이 구비된 투명 기판

Info

Publication number: KR20140009362A
Application number: KR1020137024443A
Authority: KR
Inventors: 뱅상 레이몽; 람지 자리비
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2014-01-22
Also published as: EA201391377A1; CN103429549B; JP6034360B2; AU2012232886B2; PL2688852T3; US9494717B2; EP3228604A1; MX2013010952A; EP2688852B1; EP2688852A1; EA034095B1; AU2012232886A1; JP2014508711A; BR112013022770A2; MX345677B; EA201692420A1; WO2012127162A1; CN103429549A; US20140022630A1; CA2830577A1

Abstract

본 발명은, 적외선을 반사시키는 금속 막을 포함하는 박막 다중층이 구비되고, 상기 막은, 상기 금속 막 위에 및 아래에 위치한 두 개의 비금속 유전체 코팅 사이에 위치하고, 아래에 위치한 유전체 코팅은 하나 이상의 고 굴절률 막[상기 고 굴절률 막의 물리적 두께 또는 고 굴절률 막들의 물리적 두께의 합은 15 내지 40 nm임]; 및 하나 이상의 저 굴절률 막[상기 저 굴절률 막의 물리적 두께 또는 저 굴절률 막들의 물리적 두께의 합은 40 내지 120 nm임]의 순서로 퇴적된 박막의 순서를 포함하고, 하나 이상의 고 굴절률 막의 굴절률과 하나 이상의 저 굴절률 막의 굴절률의 차는 0.7 내지 1.2, 및 바람직하게는 0.8 내지 1.1인 투명 기판에 관한 것이다. 본 발명은, 색상이 특히 덜 녹색이고 심지어는 또한 덜 황색인, 특히 다중 글레이징 유닛에 대해 허용가능한 투과색을 제공하면서, 다중 글레이징 유닛의 태양열 취득율(solar factor)을 증가시킨다.

Description

박막 다중층이 구비된 투명 기판 {TRANSPARENT SUBSTRATE EQUIPPED WITH A THIN-FILM MULTILAYER}

본 발명은, 특히 태양열 복사선 및/또는 긴 파장 적외선 복사선에 대해 작용할 수 있는 금속 유형의 기능성 층을 포함하는 박막 다중층으로 코팅된 강성의 광물성 재료, 예컨대 특히 유리로 이루어진 투명 기판에 관한 것이다.

본 발명은 더욱 구체적으로, 높은 태양열 취득율(solar factor)을 가지므로 주로 한랭 기후용으로 의도된 개선된 단열 글레이징(glazing) 유닛의 제작에 사용되는 상기 기판의 용도에 관한 것이다. 이러한 글레이징 유닛은 더욱 구체적으로, 겨울철에 빌딩을 더욱 쉽게 가열시키고("로이(low-E)"의 글레이징 유닛) 태양열 가열을 최대화시켜서 무비용으로 하기 위해 빌딩에 장착시키도록 의도된다.

그러한 개선된 다중 단열 글레이징 유닛에서, 가능하게는, 공기, 아르곤 또는 크립톤일 수 있는 절연 가스로 충전된 공동을 형성시키기 위해 기판은 스페이서에 의해 특정 거리만큼 떨어져 있다. 따라서, 이중 글레이징 유닛은 가스 충전된 공동에 의해 짝지어(pairwise) 떨어져 있는 둘 이상의 기판, 예를 들어 유리 기판을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 순서 4/12/4는 두 개의 4 mm 두께의 유리 시트 및 12 mm 두께의 가스 충전된 공동으로 구성된 이중 글레이징 유닛을 나타내며, 순서 4/12/4/12/4는 3개의 4 mm 두께의 유리 시트 및 2개의 12 mm 두께의 가스 충전된 공동으로 이루어진 삼중 글레이징 유닛을 나타낸다.

통상적으로, 다중 글레이징 유닛의 면(face)은 빌딩의 외부로부터 시작하여 번호 매겨진다. 따라서, 이중 글레이징 유닛은 4개의 면, 즉 빌딩 외부에 놓이는 면 1, 빌딩 내부에 놓이는 면 4 및 이중 글레이징 유닛 내부에 놓이는 면 2 및 3을 포함한다. 마찬가지로, 삼중 글레이징 유닛은 6개의 면, 즉 빌딩 외부에 놓이는 면 1, 빌딩 내부에 놓이는 면 6, 삼중 글레이징 유닛 내부의 제1 가스 충전된 공동의 각 면 상에 놓이는 면 2 및 3, 및 삼중 글레이징 유닛 내부의 제 2 가스 충전된 공동의 각 면 상에 놓이는 면 4 및 5를 포함한다.

또한, 이러한 기판들은 특수한 기능을 더 갖는 글레이징 유닛, 예컨대 가열 글레이징 유닛 또는 전기변색 글레이징 유닛에 통합될 수 있다.

기판에 그러한 절연 특성을 제공하는 것으로 공지된 박막 다중층은 적외선 반사 및/또는 태양 복사선 반사 특성을 갖는 기능성 금속 층, 특히 은 또는 은 함유 금속 합금 기재의 기능성 금속 층으로 이루어진다.

이러한 유형의 다중층에서, 기능성 층은 그에 따라 두 개의 반사방지 코팅 사이에 위치하고, 각각의 코팅은 일반적으로, 각각 유전체, 예컨대 질화물 유형 및 특히 실리콘 질화물 또는 알루미늄 질화물 유형, 또는 산화물 유형으로 이루어진 다수의 층을 포함한다. 광학적인 측면에서, 기능성 금속 층의 측면에 위치한(flank) 이러한 코팅의 목적은, 이러한 기능성 금속 층이 가시 범위에서 "반사되지 않도록" 하여, 가시 범위에서 높은 투과율을 보존하는 것이다.

블로커 코팅(blocker coating)은 때때로 하나 또는 각각의 반사방지 코팅과 기능성 금속 층 사이에 삽입된다. 기판 방향에서 기능성 층 아래에 위치한 블로커 코팅은 임의의 가능한 고온 열 처리, 예컨대 벤딩 및/또는 템퍼링 동안 기능성 층을 보호하고, 기판 반대편의 기능성 층 상에 위치한 블로커 코팅은 상부 반사방지 코팅의 침착 동안 및 임의의 가능한 고온 열 처리, 예컨대 벤딩 및/또는 템퍼링 동안 나타나기 쉬운 분해로부터 이 기능성 금속 층을 보호한다.

기능성 금속 층이 반사방지성이 되도록 하기 위해서 기능성 금속 층 위에, 2 근방의 굴절률(통상적으로 550 nm의 파장에서 측정됨)을 갖는 두 개의 유전 층, 예를 들어, 혼합 산화아연주석(SnZnO_x) 층 위에 놓여진 실리콘 질화물(Si₃N₄) 층을 사용하는 것이 공지되어 있다.

그러나, 그러한 다중층이 제공된 삼중 글레이징 유닛은 제한된 태양열 취득율을 갖고/갖거나, 충분히 무채색(neutral)인 것으로 판단될 수 없는 특히 황색/녹색의 투과색을 갖는다.

따라서, 두 개의, 아래 및 위에 있는 비금속성 유전체 코팅 사이에 위치한, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층을 포함하여, 기판이 제공된 다중글레이징 유닛의 태양열 취득율이 증가될 수 있고, 특히 덜 녹색이고 심지어 또한 덜 황색인 특히 허용되는 투과색이 다중 글레이징 유닛에 대해 얻어질 수 있는, 박막 다중층이 제공된 투명 기판에 대한 요구가 있다.

이를 위해서, 본 발명은 박막 다중층이 제공된 투명 기판, 특히 투명 유리 기판을 제공하는데, 상기 박막 다중층은, 두 개의, 아래 및 위에 있는 비금속성 유전체 코팅 사이에 위치하고, 적외선 반사, 특히 로이 특성을 갖는 단일 금속 층을 포함하고, 위에 있는 유전체 코팅은 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층 위에 적어도,

- 2.20 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층[상기 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 15 내지 40 nm, 및 바람직하게는 20 내지 35 nm임]; 및

- 1.70 이하의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 저 굴절률 층[상기 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 40 내지 120 nm임]의 순서로 퇴적된 얇은 층의 순서를 포함하고,

하나 이상의 고 굴절률 층과 하나 이상의 저 굴절률 층 사이의 굴절률 차는 0.7 내지 1.2, 바람직하게는 0.8 내지 1.1이다.

다른 특성에 따르면, 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합에 대한 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합의 비는 2.5 내지 5.0, 및 바람직하게는 2.5 내지 4.0이다.

또 다른 특성에 따르면, 아래에 있는 코팅의 전체 광학적 두께에 대한 위에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께의 비는 1.8 내지 2.3, 및 바람직하게는 1.9 내지 2.2이다.

또 다른 특성에 따르면, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층은 은 또는 은 함유 금속 합금을 기재로 한다.

또 다른 특성에 따르면, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층은 5 내지 20 nm, 바람직하게는 5 내지 15 nm, 및 더욱 바람직하게는 5 내지 10 nm의 물리적 두께를 갖는다.

또 다른 특성에 따르면, 위에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층은 바람직하게는 엄밀히 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖고, 이는 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물 기재이거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 실리콘 지르코늄 질화물 기재, 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재이다.

또 다른 특성에 따르면, 상기 위에 있는 유전체 코팅의 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 위에 있는 유전체 코팅의 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 50 내지 120 nm, 바람직하게는 75 내지 120 nm, 및 더욱 바람직하게는 80 내지 110 nm이다.

또 다른 특성에 따르면, 위에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 저 굴절률 층은 본질적으로 산화실리콘으로 이루어진다.

또 다른 특성에 따르면, 아래에 있는 코팅은 2.20 이상, 바람직하게는 엄밀히 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층을 더 포함하고, 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 10 내지 40 nm, 바람직하게는 15 내지 40 nm, 및 더욱 바람직하게는 15 내지 30 nm이다.

또 다른 특성에 따르면, 아래에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층은, 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물 기재이거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 혼합 실리콘 지르코늄 질화물 기재 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재이다.

또 다른 특성에 따르면, 위에 있는 유전체 코팅은 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층 사이에 위치한, 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층을 더 포함한다.

또 다른 특성에 따르면, 상기 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층은 산화아연, 바람직하게는 알루미늄 도핑된 산화아연, 또는 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재이다.

또 다른 특성에 따르면, 투명 기판은, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅 사이에 위치하며 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 직접적으로 접촉하는, NiCr 또는 Ti 또는 Nb로 이루어진 상부블로커(overblocker) 층을 더 포함한다.

또 다른 특성에 따르면, 아래에 있는 유전체 코팅은, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 직접적으로 접촉하는, 산화아연, 바람직하게는 알루미늄 도핑된 산화아연 기재, 또는 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재의 습윤 층을 더 포함한다.

또 다른 특성에 따르면, 상기 아래에 있는 유전체 코팅은, 기판 재료와 직접적으로 접촉하는 제1 층으로서, 바람직하게는 질화물, 특히 알루미늄 도핑된 질화실리콘 기재의, 1.70 내지 2.30의 굴절률을 갖는 층을 더 포함한다.

본 발명은 또한 총 N개의 기판을 포함하고, N-1개의 기판은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 기판이고, N은 2 이상이며, N개의 기판은 가스 충전된 공동에 의해 짝지어 떨어져 있고, 박막 다중층(들)은 가스 충전된 공동과 마주하는 다중 글레이징 유닛에 관한 것이다.

다른 특성에 따르면, 기판 중 하나 이상은 예를 들어, PVB로 이루어진 중간 중합체 필름에 의해 서로 접합된 두 개의 유리 시트를 포함하는 적층된 글레이징 창유리이다.

또 다른 특성에 따르면, 빌딩의 외부쪽을 향하도록 되어 있는 다중 글레징 유닛의 외부면은 자가 세척 및/또는 결로방지(anticondensation) 코팅을 포함하고/하거나, 빌딩의 내부쪽을 향하도록 되어 있는 다중 글레이징 유닛의 외부면은 로이 코팅을 포함한다.

용어 "코팅"은, 본 발명의 맥락에서, 가능하게는 내부에 단일 층, 또는 다양한 재료로 된 다수개의 층을 함유하는 코팅을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

층이 다른 층과 직접적으로 접촉한다고 하는 경우, 이것은 본 발명의 맥락에서, 상기 두 층 사이에 어떠한 층도 개재되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

굴절률 측정은, 통상적인 바와 같이, 550 nm의 파장에서 모두 실시되었다.

표현 "광학적 두께"는 본 발명의 맥락에서, 통상적으로 이해되는 바와 같이, 그 층의 물리적(또는 실제적) 두께와 550 nm에서 측정된 그의 굴절률의 곱을 의미하는 것으로 이해된다.

표현 "전체 광학적 두께"는, 본 발명의 맥락에서, 고려된 층의 모든 광학적 두께의 합을 의미하고, 각각의 광학적 두께는 이상에서 설명한 바와 같이, 그 층의 물리적(또는 실제적) 두께와 550 nm에서 측정된 그의 굴절률의 곱을 의미하는 것으로 이해된다.

따라서, 아래에 있는 반사방지 코팅의 전체 광학적 두께는 이 코팅의 유전체 층의 모든 광학적 두께의 합이며, 상기 층은 기판과 기능성 금속 층 사이에, 또는 존재하는 경우 하부블로커(underblocker) 코팅과 기판 사이에 위치한다.

마찬가지로, 위에 있는 반사방지 코팅의 전체 광학적 두께는 이 코팅의 유전체 층의 모든 광학적 두께의 합이며, 상기 층은 기판 반대쪽의 기능성 금속 층 상에, 또는 존재하는 경우 상부블로커 코팅 상에 위치한다.

태양열 취득율 g는, 입사되는 태양열 에너지에 대한, 글레이징 유닛을 통해 룸(room) 내로 유입되는 에너지의 비로 정의된다. 이것은 글레이징 유닛을 통해 직접적으로 투과된 에너지 플럭스 및 흡수된 에너지 플럭스를 합한 다음, 글레이징 유닛에 의해 내부쪽으로 재방출시킴으로써 계산될 수 있다. SF 계수로도 불리우는 태양열 취득율 g는 본 발명의 맥락에서, 국제 표준 ISO 9050에 기재된 조건 하에서 측정된다.

용어 "기판"은, 본 발명의 맥락에서, 당업계에 널리 공지된 기술을 사용하여 중합체 층간, 특히 PVB(폴리비닐 부티랄) 층간에 의해 소위 적층된 구조로 서로 접합된 유리 시트 세트, 특히 두 개의 유리 시트, 또는 단일 유리 시트를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명은, 박막 다중층이 제공된 투명 기판, 특히 유리 기판에 관한 것이다. 박막 다중층은 두 개의, 아래 및 위에 있는 비금속성 유전체 코팅 사이에 위치한, 적외선 반사, 특히 로이 특성을 갖는 금속 층을 포함한다. 위에 있는 유전체 코팅은 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층 위에 적어도,

- 1.70 이하의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 저 굴절률 층[상기 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 40 내지 120 nm, 및 바람직하게는 50 내지 110 nm임]의 순서로 퇴적된 얇은 층의 순서를 포함하고,

하나 이상의 고 굴절률 층과 하나 이상의 저 굴절률 층 사이의 굴절률 차는 0.70 내지 1.20, 바람직하게는 0.80 내지 1.10이다.

본 발명의 모든 특성, 특히 2 근방의 굴절률을 갖는 두 개의 층을, 위에 있는 유전체 코팅에서 하나 이상의 저 굴절률 층 위에 올려진 하나 이상의 고 굴절률 층으로 교체하면, 본 발명에 따른 하나 이상의 기판이 제공된 다중 글레이징 유닛의 태양열 취득율이 증가되고 투과색이 더욱 무채색이 될 수 있게 된다. 이것을 이하에서 설명할 것이다.

따라서, 본 발명은 글레이징 유닛, 예를 들어 건축용 글레이징 유닛에 장착되도록 의도된 투명 기판에 관한 것이다. 투명 기판은 바람직하게는 유리로 이루어진다. 투명 기판은 박막 다중층으로 코팅된다. 두 개의 비금속성 유전체 코팅 사이에 끼워진, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층을 형성시키기 위해서 층들이 서로의 위에 퇴적된다. 적외선 반사 특성을 갖는 단 하나의 금속 층이 존재한다.

상기 얇은 층들은, 특정의 얇은 층, 특히 저 굴절률 층을 더욱 신속하게 퇴적하기 위해 임의적으로 PECVD(플라즈마 증강 화학적 기상 증착)와 조합시킨 반응성 마그네트론 스퍼터링으로 퇴적된다.

기판 상에 직접적으로 퇴적된 제1 층은 바람직하게는 1.70 내지 2.30의 굴절률을 갖는 층, 바람직하게는 질화물 기재 층, 특히 질화실리콘 기재 층이다. 이 층의 역할 중 하나는, 이상에서 설명된 그 광학적 역할 이외에도, 기판 재료에 대한 박막 다중층의 접착력을 개선시키는 것이다. 이 층은 15 내지 40 nm, 바람직하게는 20 내지 40 nm의 물리적 두께를 갖는다.

적외선 반사 특성을 갖는 금속 층은 바람직하게는 은 또는 은 함유 금속 합금을 기재로 한다. 이것은 5 내지 20 nm, 바람직하게는 5 내지 15 nm, 및 더욱 바람직하게는 5 내지 10 nm의 물리적 두께를 갖는다.

위에 있는 유전체 코팅은 2.20 이상, 바람직하게는 엄밀히 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층을 포함한다. 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 15 내지 40 nm, 및 바람직하게는 20 내지 35 nm이다. 이러한 하나 이상의 고 굴절률 층은 예를 들어, 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물 기재이거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 혼합 실리콘 지르코늄 질화물 기재 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재이다.

위에 있는 유전체 코팅은 또한 하나 이상의 고 굴절률 층 위에, 1.70 이하의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 저 굴절률 층을 포함한다. 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 상기 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 40 내지 120 nm, 예를 들어 50 내지 120 nm, 바람직하게는 75 내지 120 nm, 및 더욱 바람직하게는 80 내지 110 nm이다. 이러한 하나 이상의 저 굴절률 층은, 예를 들어 본질적으로 산화실리콘으로 이루어지고, 즉 이러한 층은 80 중량% 초과의 화학식 SiO₂의 단순 산화실리콘, 및 임의적으로 바람직하게는 Al, C, N, B, Sn, Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 그리고 훨씬 더 바람직하게는 Al, B 또는 C로부터 선택된 하나 이상의 다른 원소로 이루어진다. 바람직하게는, 산화실리콘으로 이루어진 상기 하나 이상의 층은 본질적으로 90 중량% 초과의 화학식 SiO₂의 단순 산화실리콘으로 이루어진다.

위에 있는 코팅에 복수개의 고 굴절률 층이 존재하는 경우, 상기 고 굴절률 층은 바람직하게는 전부, 하나 이상의 저 굴절률 층 아래(유리로부터 시작하여)에 있고, 고 굴절률 층은 바람직하게는 전부 서로 직접적으로 접촉한다. 그러나, 고 굴절률 층이 서로 직접적으로 접촉하지 않는 경우, 이들 층은 1.70 이하이지도 2.20 이상이지도 않은 굴절률을 갖는 층에 의해 분리되고, 이러한 하나 이상의 분리 층 각각의 물리적 두께는 30 nm 이하, 및 바람직하게는 20 nm 이하이다.

마찬가지로, 위에 있는 코팅에 복수개의 저 굴절률 층이 존재하는 경우, 이러한 저 굴절률 층은 바람직하게는 전부, 하나 이상의 고 굴절률 층 위에(유리로부터 시작하여) 있고, 저 굴절률 층은 바람직하게는 전부 서로 직접적으로 접촉한다. 그러나, 저 굴절률 층이 서로 직접적으로 접촉하지 않는 경우, 이들은 1.70 이하이지도 또는 2.20 이상이지도 않은 굴절률을 갖는 층에 의해 분리되고, 이러한 하나 이상의 분리 층 각각의 물리적 두께는 30 nm 이하, 및 바람직하게는 20 nm 이하이다.

위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층 또는 고 굴절률 층의 그룹은, 하나 이상의 다른 층에 의해 위에 있는 유전체 코팅의 저 굴절률 층 또는 저 굴절률 층의 그룹으로부터 분리될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 이 층 또는 이 층의 그룹은 직접적으로 접촉한다. 이 층 또는 이 층의 그룹이 직접적으로 접촉하지 않는 경우, 이 층 또는 이 층의 그룹은 1.70 이하이지도 또는 2.20 이상이지도 않은 굴절률을 갖는 층에 의해 분리되며, 이러한 분리 층의 물리적 두께는 30 nm 이하, 및 바람직하게는 20 nm 이하이다.

위에 있는 유전체 코팅은 임의적으로 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어지고, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층 사이에 위치한 층을 포함한다. 2.20 미만 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층은 바람직하게는 산화아연, 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재이다. 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층은 4 내지 15 nm의 물리적 두께를 갖는다.

박막 다중층은 또한, 위에 있는 반사방지 코팅의 증착 동안 및 가능한 고온 열 처리, 예컨대 벤딩 및/또는 템퍼링 동안 가능한 분해로부터 기능성 금속 층을 보호하기 위해서, 바람직하게는 NiCr 또는 Ti 또는 Nb(임의적으로는 부분적으로 또는 전체적으로 산화된)로 이루어지고, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅 사이에 위치하며, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 직접적으로 접촉하는 블로커 층을 포함한다. 블로커 층은 2 nm 이하의 물리적 두께를 갖는다.

아래에 있는 유전체 코팅은 바람직하게는, 환경에 따라 제1 층 위에, 2.20 이상의, 바람직하게는 엄격하게 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층을 포함한다. 아래에 있는 코팅에 위치한 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 10 내지 40 nm, 바람직하게는 15 내지 40 nm, 및 더욱 바람직하게는 15 내지 30 nm이다. 이러한 하나 이상의 고 굴절률 층에 의해, 기능성 금속 층은 가능한 한 반사방지성이 될 수 있게 된다. 아래에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층은, 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물로 이루어지거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 혼합 실리콘 지르코늄 질화물 기재 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재이다.

아래에 있는 코팅 중에 복수개의 고 굴절률 층이 존재하는 경우, 고 굴절률 층은 바람직하게는 전부 서로 직접적으로 접촉한다. 그러나, 이러한 고 굴절률 층이 서로 직접적으로 접촉하지 않는 경우, 이들 층은 1.70 이하이지도 2.20 이상이지도 않은 굴절률을 갖는 층에 의해 분리되고, 이러한 하나 이상의 분리 층의 각각의 물리적 두께는 30 nm 이하, 및 바람직하게는 20 nm 이하이다.

아래에 있는 유전체 코팅은 또한 바람직하게는 산화아연, 바람직하게는 알루미늄 도핑된 산화아연 기재, 또는 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재의 습윤 층을 포함하고, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층이 습윤 층과 직접적으로 접촉한다. 이 습윤 층에 의해 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층이 아래에 있는 유전체 코팅에 적절하게 접착될 수 있게 되고, 특히 적외선 반사 특성을 갖는 이 금속 층이 최적으로 결정화될 수 있게 되어, 높은 전도도 및 낮은 복사율(emissivity)이 얻어진다.

상기 위 및 아래에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층은 엄밀히 화학양론이 아닐 수 있고, 산소(이들 층이 산화물인 경우)에서 또는 질소(이들 층이 질화물인 경우)에서 화학양론 미만 또는 화학양론 초과일 수 있다.

또한, 위에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층과 하나 이상의 저 굴절률 층 사이의 굴절률 차는 0.70 내지 1.20, 바람직하게는 0.80 내지 1.10이다.

높은 태양열 취득율 및 무채색의 투과색을 얻기 위해서, 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합에 대한 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합의 비 E는 2.5 내지 5.0, 및 바람직하게는 2.5 내지 4.0이다. 본 발명자들은, E가 3.0 내지 5.0인 경우, 투과색이 더욱 무채색임을 발견하였다. 본 발명자들은 비 E가 2.2 내지 4.0인 경우 태양열 취득율이 최대화됨을 또한 발견하였다.

높은 태양열 취득율 및 무채색의 투과색을 얻기 위해서, 아래에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께에 대한 위에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께의 비 F가 1.8 내지 2.3, 및 바람직하게는 1.9 내지 2.2인 것이 또한 유리하다.

본 발명자들은, 얇은 층을, 출원인 회사에 의해 상품명 플라니룩스(Planilux)^®로 판매되는 4 mm 두께의 투명 소다 석회 유리 기판 상에 퇴적시켰다. 박막 다중층을 각각 삼중 글레이징 유닛의 면 2 및 5 상에, 즉 외부 유리 시트의 내부면 상에 위치시켰다. 따라서 삼중 글레이징 유닛의 각각은 면 2 및 5 상에 박막 다중층이 제공된 두 개의 외부 유리 시트, 및 코팅되지 않은 중심 유리 시트를 포함하였다. 면 2 및 5 상의 박막 다중층은 동일하였다. 실시예 1 내지 4에서 조립된 모든 삼중 글레이징 유닛은 4/12(90% Ar)/4/12(90% Ar)/4 구성이고, 즉 이러한 삼중 글레이징 유닛은 90% 아르곤 및 10% 공기를 포함하는 12 mm 두께의 중간의 가스 충전된 공동에 의해 짝지어 떨어져 있는 3개의 4 mm 두께의 투명 플라니룩스^®유리 시트로 이루어졌고, 전체 조립체는 프레임 구조 및 스페이서에 의해 함께 유지되었다.

표 1에는, 실시예 1 내지 4의 다양한 층이 퇴적된 일반적인 마그네트론 스퍼터링 증착 조건이 요약되어 있다.

층	사용된 표적	퇴적 압력	가스
Si₃N₄	92:8 중량%의 Si:Al	1.5 ×10^-3 mbar	45% Ar/(Ar+N₂)
TiO₂	TiO_x(x는 약 1.9임)	1.5 ×10^-3 mbar	95% Ar/(Ar+O₂)
SnZnSbO_x	34:65:1 중량%의 Sn:Zn:Sb	2 ×10^-3 mbar	58% Ar/(Ar+O₂)
ZnO	98:2 중량%의 Zn:Al	2 ×10^-3 mbar	52% Ar/(Ar+O₂)
NiCr	80:20 중량%의 NiCr	2 ×10^-3 mbar	100% Ar
Ag	Ag	4 ×10^-3 mbar	100% Ar
SiO₂	92:8 중량%의 Si:Al	2 ×10^-3 mbar	70% Ar/(Ar+O₂)

제1번 삼중 글레이징 유닛은 공지된 선행기술의 박막 다중층이 제공된 두 개의 유리 시트를 포함한 반면, 제2번, 제3번 및 제4번 삼중 글레이징 유닛은 유리 시트로 본 발명에 따른 두 개의 기판을 포함하였다.

표 2에는, 각각의 예에 대해 각각의 유리 시트의 다중층 내 얇은 층의 조성, 순서 및 물리적 두께, 및 유전체의 550 nm에서의 굴절률이 기재되어 있다. 화합물 우측의 ":Al" 표기는, 상기 화합물이 알루미늄으로 도핑되었음을 의미한다.

조성	굴절률	제1번	제2번	제3번	제4번
SiO ₂ :Al	1.48	0	85 nm	100 nm	109.5 nm
ZnSnO_x	2.00	3 nm	0	0	0
Si₃N₄:Al	2.05	46.5 nm	0	0	0
TiO ₂	2.40	0	29 nm	27 nm	28 nm
ZnO:Al	1.90	5 nm	5 nm	5 nm	5 nm
NiCr		0.5 nm	0.5 nm	0.5 nm	0.5 nm
Ag		6.6 nm	6.6 nm	6.6 nm	6.6 nm
ZnO:Al	1.90	5 nm	5 nm	5 nm	5 nm
TiO ₂	2.40	16 nm	20 nm	20 nm	23.5 nm
Si₃N₄:Al	2.05	25 nm	25 nm	25 nm	23.5 nm
유리		4 nm	4 nm	4 nm	4 nm

표 3은, 제2번, 제3번 및 제4번 삼중 글레이징 유닛의 기판은 실제 본 발명에 따른 것이었고, 즉 이러한 글레이징 유닛은 실제 상기 정의된 다양한 조건을 만족시켰음을 보여준다.

따라서, 표 3으로부터, 고 굴절률 층과 저 굴절률 층 사이의 굴절률 차는 본 발명에 따른 기판에 대해서는 0.95이었고, 실제는 0.70 내지 1.20이었고, 바람직하게는 0.80 내지 1.10이었고, 이것은 상기 차가 0인, 고 굴절률 층도 또는 저 굴절률 층도 포함하지 않는 공지된 선행기술의 다중층이 제공된 유리 시트와 대조되는 것이었다.

마찬가지로, 표 3으로부터, 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층의 물리적 두께에 대한 저 굴절률 층의 물리적 두께의 비 E 는 2.5 내지 5.0, 바람직하게는 2.5 내지 4.0이었다.

종국적으로, 아래에 있는 코팅의 전체 광학적 두께에 대한 위에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께의 비 F는 1.8 내지 2.3, 바람직하게는 1.9 내지 2.2이었고, 이것은 이 비 F가 1.1인 공지된 선행 기술의 다중층이 제공된 유리 시트와 대조되는 것이었다.

삼중 글레이징 유닛 번호	제1번	제2번	제3번	제4번
고 굴절률/저 굴절률 차	0	0.95	0.95	0.95
E	-	2.9	3.7	3.9
F	1.1	1.9	2.0	2.1

표 4는, 상기 정의된 조건에 의해, 태양열 취득율을 증가시키고 삼중 글레이징 유닛의 투과색이 더욱 무채색이 되게 하는 본 발명의 목적이 성취될 수 있음을 보여준다. 인자 a^*T 및 b^*T는 투과색의 대푯값이다. 투과색은 2°에서 발광체 D65 하에서 LAB 시스템에서 측정하였다. a^*T 및 b^*T 값이 0에 가까울수록, 투과색은 더욱 무채색이 되었다. 표 4에는 또한 0°및 60°의 각도에서 측정된, 삼중 글레이징 유닛의 반사색의 대푯값인 인자 a^*R 및 b^*R이 언급되어 있다. 반사색은 또한 2°에서 발광체 D65 하에서 LAB 시스템에서 측정하였다.

표 4는, 제1번 삼중 글레이징 유닛에 비하여, 세 개의 제2번, 제3번 및 제4번 삼중 글레이징 유닛이 현저히 증가된 태양열 취득율을 나타냈음을 보여준다.

또한, 세 개의 제2번, 제3번 및 제4번 삼중 글레이징 유닛은 제1번 삼중 글레이징 유닛에 비하여 개선된 a^*T 인자를 나타냈고, 덜 현저한 녹색 성분을 갖는 투과색이 제공된 삼중 글레이징 유닛 제3번 및 제4번에 대해서는 훨씬 더 크게 개선되었다. 제2번 삼중 글레이징 유닛은 제1번 삼중 글레이징 유닛에 비하여 약간 퇴색된 b^*T 인자를 나타냈다. 제3번 삼중 글레이징 유닛은 제1번 삼중 글레이징 유닛과 동등한 b^*T 인자를 나타냈다. 또한, 덜 현저한 황색 성분을 갖는 투과색이 제공된 제4번 삼중 글레이징 유닛은 제1번 삼중 글레이징 유닛에 비하여 훨씬 개선된 b^*T 인자를 나타냈다.

삼중 글레이징 유닛 번호	제1번	제2번	제3번	제4번
태양열 취득율 g(%)	60.3	63.8	63.2	62.6
a^*T	-3.8	-3.4	-2.3	-1.0
b^*T	2.4	2.9	2.5	0.9
a^*R0°	0.0	-0.7	-3.9	-8.1
b^*R0°	-2.8	-3.7	-3.3	0.9
a^*R60°	0.3	-1.3	-4.6	-8.2
b^*R60°	-3.1	-3.3	-2.6	1.8

시험된 세 개의 삼중 글레이징 유닛 중에서 제2번 삼중 글레이징 유닛은 최고 태양열 취득율을 갖는 것이었지만, 그의 투과색은 개선되지 않았다. 시험된 세 개의 삼중 글레이징 유닛 중 제4번 삼중 글레이징 유닛은, 가장 무채색의 투과색 및 양호한 태양열 취득율을 나타내는 것이었다. 그러나, 제4번 삼중 글레이징 유닛은 명확하게 퇴색되는, 60°의 각도에서의 반사색을 나타냈다.

따라서, 태양열 취득율 증가와 투과색을 더욱 무채색으로 만드는 것 사이에서 타협안(compromise)이 존재함이 확인되었다. 따라서, 제3번 삼중 글레이징 유닛은 무채색에서 유지되는 반사색에서의 퇴색을 제한하면서, 투과색에 대해서 양호한 결과를 그리고 태양열 취득율에 대해서는 매우 양호한 결과를 나타냈다.

본 발명은 또한 N개의 기판, 특히 유리 기판을 포함하는 다중 글레이징 유닛에 관한 것이며, N은 2 이상이다. N-1개의 기판은 본 발명에 따른 기판이고, 하나의 기판은 코팅되지 않은 기판, 또는 다른 코팅, 예컨대 자가 세척 코팅으로 코팅된 기판이다. 자가 세척 및/또는 결로방지 코팅이 또한 본 발명에 따른 N-1개의 기판 중 하나의 반대면 상에 그리고 다중 글레이징 유닛의 외부면 상에 존재할 수 있고, 빌딩의 내부 또는 외부쪽으로 회전될 수 있다.

기판은 가스 충전된 공동에 의해 짝지어 떨어져 있다. 기판 중 하나 이상의 박막 다중층은 가스 충전된 공동을 접하며, 상기 다중층은, 예를 들어 삼중 글레이징 유닛에 대한 면 2 및 5 상에 위치한다.

기판 중 하나는 예를 들어, 층간 중합체 필름, 예컨대 PVB 필름에 의해 서로 접합된 두 개의 유리를 포함하는 적층된 글레이징 창유리로 이루어질 수 있다.

빌딩의 외부쪽을 향하도록 되어 있는 다중층 글레이징 유닛의 외부면(면 1)은 자가 세척 및/또는 결로 방지 코팅을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 빌딩의 내부쪽을 향하도록 되어 있는 다중 글레이징 유닛의 외부면(이중 글레이징 유닛의 면 4, 또는 삼중 글레이징 유닛의 면 6)은 로이 코팅을 포함할 수 있다. 변형예로, 글레이징 유닛은 면 1 상에 자가 세척 및/또는 결로방지 코팅, 및 빌딩의 내부쪽을 향하도록 되어 있는 그 외부면 상에 로이 코팅 둘 모두를 포함할 수 있다.

Claims

박막 다중층이 제공된 투명 기판, 특히 유리 기판이며,
상기 박막 다중층은 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층, 특히 로이(low-E) 층, 및 두 개의, 아래 및 위에 있는 비금속성 유전체 코팅을 포함하고, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층은 두 개의 아래 및 위에 있는 비금속성 유전체 코팅 사이에 위치하고, 위에 있는 유전체 코팅은 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층 위에 적어도,
- 2.20 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층[상기 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 15 내지 40 nm, 및 바람직하게는 20 내지 35 nm임]; 및
- 1.70 이하의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 저 굴절률 층[상기 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합은 40 내지 120 nm임]
의 순서로 퇴적된 얇은 층의 순서를 포함하고,
하나 이상의 고 굴절률 층과 하나 이상의 저 굴절률 층 사이의 굴절률 차는 0.7 내지 1.2, 바람직하게는 0.8 내지 1.1인 투명 기판.
제1항에 있어서, 위에 있는 유전체 코팅의 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합에 대한 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합의 비가 2.5 내지 5.0, 및 바람직하게는 2.5 내지 4.0인 투명 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 아래에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께에 대한 위에 있는 유전체 코팅의 전체 광학적 두께의 비가 1.8 내지 2.3, 및 바람직하게는 1.9 내지 2.2인 투명 기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층이 은 또는 은 함유 금속 합금 기재인 투명 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층이 5 내지 20 nm, 바람직하게는 5 내지 15 nm, 및 더욱 바람직하게는 5 내지 10 nm의 물리적 두께를 갖는 투명 기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 위에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층이 바람직하게는 엄밀히 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖고, 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물 기재이거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 혼합 실리콘 지르코늄 질화물 기재 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재인 투명 기판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 위에 있는 유전체 코팅의 저 굴절률 층의 물리적 두께 또는 위에 있는 유전체 코팅의 저 굴절률 층들의 물리적 두께의 합이 50 내지 120 nm, 바람직하게는 75 내지 120 nm, 및 더욱 바람직하게는 80 내지 110 nm인 투명 기판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 위에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 저 굴절률 층이 본질적으로 산화실리콘으로 이루어지는 투명 기판.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 아래에 있는 코팅이 2.20 이상, 바람직하게는 엄밀히 2.30 초과, 및 더욱 바람직하게는 2.35 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 고 굴절률 층을 더 포함하고, 고 굴절률 층의 물리적 두께 또는 고 굴절률 층들의 물리적 두께의 합이 10 내지 40 nm, 바람직하게는 15 내지 40 nm, 및 더욱 바람직하게는 15 내지 30 nm인 투명 기판.
제9항에 있어서, 아래에 있는 유전체 코팅의 하나 이상의 고 굴절률 층이 산화티타늄, 또는 티타늄과 Zn, Zr 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택된 다른 원소의 혼합 산화물 기재이거나, 산화지르코늄 기재 또는 산화니오븀 기재 또는 혼합 실리콘 지르코늄 질화물 기재 또는 혼합 실리콘, 지르코늄 및 알루미늄 질화물 기재인 투명 기판.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 위에 있는 유전체 코팅이 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅의 고굴절률 층 사이에 위치한, 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층을 더 포함하는 투명 기판.
제11항에 있어서, 2.20 이하 1.80 이상의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층이 산화아연, 바람직하게는 알루미늄 도핑된 산화아연, 또는 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재인 투명 기판.
제11항 또는 제12항에 있어서, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 위에 있는 유전체 코팅 사이에 위치하고 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 직접적으로 접촉하는, NiCr 또는 Ti 또는 Nb로 이루어진 상부블로커(overblocker) 층을 더 포함하는 투명 기판.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 아래에 있는 유전체 코팅이, 적외선 반사 특성을 갖는 금속 층과 직접적으로 접촉하는, 산화아연, 바람직하게는 알루미늄 도핑된 산화아연 기재, 또는 산화주석 또는 혼합 산화아연주석 기재의 습윤 층을 더 포함하는 투명 기판.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 아래에 있는 유전체 코팅이, 기판 재료와 직접적으로 접촉하는 제1 층으로서, 바람직하게는 질화물, 특히 알루미늄 도핑된 질화실리콘 기재의, 1.70 내지 2.30의 굴절률을 갖는 층을 더 포함하는 투명 기판.
총 N개의 기판을 포함하는 다중 글레이징 유닛이며,
N-1개의 기판이 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 기판이고, N이 2 이상이며, N개의 기판이 가스 충전된 공동에 의해 짝지어 떨어져 있고, 박막 다중층(들)이 가스 충전된 공동과 마주하는 다중 글레이징 유닛.
제16항에 있어서, 기판 중 하나 이상이, 예를 들어, PVB로 이루어진 중간 중합체 층에 의해 서로 접합된 두 개의 유리 시트를 포함하는 적층된 글레이징 창유리인 다중 글레이징 유닛.
제16항 또는 제17항에 있어서, 빌딩의 외부쪽을 향하도록 되어 있는 외부면이 자가 세척 및/또는 결로방지(anticondensation) 코팅을 포함하고/하거나, 빌딩의 내부쪽을 향하도록 되어 있는 외부면이 로이 코팅을 포함하는 다중 글레이징 유닛.