KR20140050057A - 다공성 코팅을 구비한 반사방지 글레이징 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필수적으로 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 다공성 물질의 하나 이상의 필름을 포함하는 반사방지 코팅을 구비한 투명 기판, 특히 유리 기판을 포함하는 글레이징 유닛으로서, 규소, 산소 및 탄소의 원자 기여의 합계에 대한 탄소의 원자 비율 P_C가, 필름의 제1 표면으로부터 제2 표면으로, 제1 최솟값 P_Cmin1과 최댓값 P_Cmax 사이에서 증가하고, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제1 최솟값 P_Cmin1의 비가 1.2 이상이고, 이어서 탄소의 비율이 상기 최댓값 P_Cmax와 제2 최솟값 P_Cmin2 사이에서 감소하며, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제2 최솟값 P_Cmin2의 비가 1.2 이상이도록 필름의 두께 방향으로 국소적으로 변화하는 글레이징 유닛에 관한 것이다.

Description

다공성 코팅을 구비한 반사방지 글레이징 유닛{ANTIREFLECTION GLAZING UNIT EQUIPPED WITH A POROUS COATING}

본 발명은 유리 기판에 적용된 반사방지 코팅 및 이렇게 수득된 글레이징 유닛에 관한 것으로서, 상기 글레이징은 특히 300 내지 2500 nm의 파장 범위에서 높은 에너지 투과율을 갖는다.

이러한 글레이징 유닛은 특히 태양 발광 에너지를 가리기 위해 사용된 장치 내에, 특히 광전지 또는 집열기 분야에서 적용될 수 있다.

기판, 특히 유리 기판을 통과하는 빛의 일부가 그 기판의 표면에서 반사되고, 반사량은 빛의 입사각에 비례한다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 반사는 기판에 의해 보호된 광전지 시스템 또는 집열기의 효율을 실질적으로 감소시킨다. 건축 또는 자동차 분야에서, 안전상의 이유 및/또는 미관상의 이유 때문에, 또는 심지어 에너지 투과 계수 및/또는 태양광 인자(solar factor, SF)를 향상시키기 위해, 광 반사율을 감소시키는 것이 또한 때때로 바람직하다.

투명 유리 기판 상에 반사방지 코팅을 침착하는 개념이 당업계에 잘 알려져 있다: 즉, 굴절률 n = 1.5의 기판 상에 간섭 필름 또는 필름 다층을 침착시켜 기판의 표면에서 반사된 광의 퍼센트가 감소되도록 하는 것을 포함한다.

다층의 다양한 연속 필름의 개수, 화학적 성질(및 따라서 광학 지수(optical index)) 및 두께를 조절함으로써, 가시 영역(350 내지 800 nm)에서나 또는 근적외선 영역(800 내지 2500 nm)에서, 반사율을 매우 낮은 값까지 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 출원인은 특히 EP 1 206 715 A1에서, 반사방지 글레이징 유닛이 수득되도록 할 수 있는, 낮은 지수 필름과 높은 지수 필름을 연속으로 포함하는 반사방지 다층을 이미 기술하였다. 다층을 구성하는 다양한 얇은 간섭 필름은 진공 스퍼터링 침착 기술을 사용하여 통상적으로 침착된다.

다른 기술에 관하여, 필수적으로 다공성 산화규소로 이루어진 물질의 단일 층으로 구성된 반사방지 코팅을 사용하는 것이, 특히 특허 EP 1 181 256 B1에 또한 제안되었다. 선행 문헌에 따르면, 이러한 다공성 물질을 사용하면, 입사 광선의 파장에 따라 조절되는 필름의 두께가 굴절률을 1.22 가까이의 값까지 감소시킬 수 있고, 결과적으로 지수 1.5의 유리 기판의 표면에서 훨씬 더 작은 반사율을 수득할 수 있으며, 이러한 필름은 소결 동안 그 기공의 대부분을 630℃ 이상으로 유지한다. 이러한 필름을 합성하기 위해 사용된 방법은 졸-겔 방법을 통해 일반식 RSiX₄의 규소 화합물을 가수분해 축합시키는 필수 단계를 포함한다.

특허 출원 EP 1 676 291에는, 역시 기판으로서 사용된 유리의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 다공성 산화규소 필름을 수득하기 위해, 산소, 규소, 탄소 및 수소를 함유하는 물질의 일차 필름의 화학적 증착(chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리적 증착(physical vapor deposition, PVD)을 제1 단계로 포함하는 방법을 설명한다. 제2 단계에서, 일차 필름을 열 처리(가열)하여 일차 필름에 존재하는 탄소 및 수소의 적어도 일부를 제거함으로써 다공성 필름이 수득되도록 하고, 수득된 다공성 필름은 나노규모의 다공성을 갖는다.

특허 출원 EP 1 676 291에서는 특히 한 가지 가능한 방법, 즉 아르곤 또는 아르곤/산소 플라즈마 기체 내에 알켄의 혼합물 또는 알켄/산소 혼합물을 포함하는 반응성 대기 내에 실리카 또는 금속성 규소로 이루어진 타겟을 스퍼터링하는 것을 포함하는 PVD 방법을 설명한다. 필름이 기판 상에 침착되는 속도를 증가시키기 위해, 규소의 부가적인 공급원을 플라즈마 기체 내에 도입할 수 있다.

그러나, 무엇보다도 이러한 제조 방법은 궁극적으로 수득된 필름에 있어서 문제를 일으킨다: 순수한 규소로 이루어진 타겟이 사용되면, 비다공성 물질의 굴절률에 비해 낮은 지수를 갖는 필름을 수득하는 것이 불가능하다는 것이 실험으로 나타났다. 다공성 물질이 "낮은" 지수를 갖는다고 말할 때, 본 발명에서 이는 상기 물질의 다공성이 상기 지수를 비다공성 물질의 공지된 지수에 비해 5% 이상 또는 심지어 10%만큼 감소시키는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명에서 "지수" 및 "굴절률"이란 용어는 550 nm의 파장에서 측정된 굴절률을 의미하는 것으로 이해된다.

특히 사용된 타겟(산화규소 또는 금속성 규소)이 무엇이든지, 침착된 물질의 필수적인 대부분은, 높은 굴절률(1.47)을 갖는 고밀도 이산화규소이다. 따라서, 이러한 제작 기술을 사용하여 궁극적으로 그 전체가 다공성이고 따라서 이론적으로 가장 낮은 가능한 굴절률을 갖는 필름을 수득하는 것은 불가능할 것으로 보인다.

또한, 산화규소가 전도체가 아니기 때문에, 산화규소로 이루어진 타겟을 사용하여 문제를 일으킬 수 있고, 따라서 매우 열등한 품질의 음극을 만들어서, 설비에서 전기적 아크(electric arcing)를 발생하게 한다. 또한, 스퍼터링 기술에서 이러한 타겟을 사용하면 타겟의 무선 주파수 바이어싱(biasing)을 요구하게 되고, 이러한 바이어싱은 통상적으로 유리 기판이 2 m 폭보다 클 때 유리 기판의 전체 폭에 걸쳐 불균일한 두께로 침착되도록 만들어 버린다.

단일 필름이 유리 기판 상에 침착되는 경우, 침착되기 쉽고 비싸지 않으며, 기판의 표면에서 반사를 제한하도록 유리 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 물질을 침착하는 것이 더욱 좋다. 선택적으로, 반사방지 기능을 갖는 필름의 다층의 경우, 본 발명에 따라 수득된 하나 이상의 다공성 필름 및 조절할 수 있는 굴절률, 즉 특히 비다공성 공급원 물질보다 몇 퍼센트 낮을 수 있는 지수를 상기 다층에 배치하면, 반사방지 효과를 조절하기 위한 부가적인 자유도가 제공될 수 있다.

본 발명은 반사방지 성질을 갖는, 규소, 산소 및 탄소를 기본으로 하는 다공성 코팅이 침착되어 있는 기판을 포함하는 글레이징 유닛에 관한 것으로, 특히 이는 ISO 표준 9050:2003에 개시된 바와 같이 입사 태양 광선에 대한 에너지 투과 계수 T_E를 광전지 응용에서 특히 300 내지 2500 nm의 파장 범위에서 증가시킨다.

또한, 이러한 내구성 코팅이 사용되려면, 시간에 따라 필수적으로 내구성이어야 하며, 즉 그의 초기 광학 성질은 기후 조건 하에 손상되거나 상당히 손상되어서는 안되고, 또한 이들이 도입되는 다양한 조작 및 세척 작업을 효과적으로 견딜 수 있어야 한다.

따라서, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기계적 내성 및 화학정 내성, 특히 마모 내성 및 가수분해 내성이 향상된 반사방지 코팅을 구비한 글레이징 유닛이 제공된다.

더욱 정확하게는, 본 발명은 제1 양태에 따라, 필수적으로 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 다공성 물질의 하나 이상의 필름을 포함하는 반사방지 코팅을 구비한 투명 기판, 특히 유리 기판을 포함하는 글레이징 유닛으로서, 규소(P_Si), 산소(P_O) 및 탄소(P_C)의 원자 기여의 합계에 대한 탄소의 원자 비율 P_C가, 필름의 제1 표면으로부터 제2 표면으로,

- 제1 최솟값 P_Cmin1과 최댓값 P_Cmax 사이에서 증가하고, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제1 최솟값 P_Cmin1의 비가 1.2 이상이고,

- 이어서 탄소의 비율이 상기 최댓값 P_Cmax와 제2 최솟값 P_Cmin2 사이에서 감소하며, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제2 최솟값 P_Cmin2의 비가 1.2 이상

이도록 필름의 두께 방향으로 국소적으로 변화하는 글레이징 유닛에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면,

상기 필름은 상기 필름을 구성하는 다공성 물질의 조성 중 규소, 산소 및 탄소의 구성 성분만의 각각의 원자 비율에 있어서, 다음의 일반적인 화학적 조성을 갖는다:

- 28 내지 38% 규소,

- 55 내지 68% 산소, 및

- 2 내지 10% 탄소.

"각각의 원자 비율"(또는 상대적 원자 비율)이란 표현은 필름의 전체 두께에 걸쳐 평균을 낸, 이들 3개의 원소만의 원자 기여의 총 합계에 대한 각각의 원소 C, O 또는 Si의 비율을 의미하는 것으로 이해된다.

반사방지 코팅은 다공성 물질의 필름으로만 구성되고, 상기 필름의 공기측 표면에서 또는 상기 표면 가까이에서 다공성 필름 내의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin1에 도달하고, 기판의 표면에서 또는 기판의 표면 가까이에서 다공성 필름 내의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin2에 도달한다.

필름 내의 규소의 각각의 비율은 30 원자% 내지 35 원자%이다.

필름 내의 산소의 각각의 비율은 58 원자% 내지 65 원자%이다.

필름 내의 탄소의 각각의 비율은 3 원자% 내지 8 원자%이다.

필름을 구성하는 물질 중 탄소의 총량은 10 원자% 미만, 바람직하게는 8 원자% 미만, 보다 바람직하게는 5 원자% 미만이다.

비율 P_Cmax/P_Cmin1 및/또는 P_Cmax/P_Cmin2은 1.5 초과, 바람직하게는 2 초과이다.

상기 필름은 필름의 두께 방향으로, 각각의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin과 최댓값 P_Cmax을 연속으로 포함한다.

다공성 필름의 두께는 30 내지 150 nm이고, 바람직하게는 50 내지 120 nm이다.

다공성 필름의 굴절률은 1.42 미만, 바람직하게는 1.40 미만, 또는 심지어 1.35 미만이다.

본 발명은 또한 필수적으로 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 다공성 물질로 이루어지고, 규소, 산소 및 탄소의 원자 기여의 합계에 대한 탄소의 원자 비율 P_C가, 필름의 제1 표면으로부터 제2 표면으로,

- 제1 최솟값 P_Cmin1과 최댓값 P_Cmax 사이에서 증가하고, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제1 최솟값 P_Cmin1의 비가 1.2 이상이고,

- 이어서 탄소의 비율이 상기 최댓값 P_max와 제2 최솟값 P_Cmin2 사이에서 감소하며, 상기 최댓값 P_max 대 상기 제2 최솟값 P_Cmin2의 비가 1.2 이상

이도록 필름의 두께 방향으로 국소적으로 변화하는 상술된 다공성 필름에 관한 것이다.

본 발명은 또한

- 방전이 발생하는 캐비티, 외부를 향해 연장하는 노즐, 및 자기장이 없는 영역이 각각의 방전 캐비티 내부에 생성되도록, 서로를 향하게 위치하고 방전 캐비티에 인접하게 배치된 다수의 마그넷을 각각 포함하는 2개 이상의 플라즈마 빔 공급원을 포함하는 장치에 의해, 산소-함유 이온화가능한 기체가 각각의 방전 캐비티 내에 도입되고 각각의 플라즈마 빔 공급원이 교호적으로 양극 또는 음극으로 작용하면서, 기판의 표면에서 그의 전체 폭에 걸쳐 플라즈마를 발생시키는 단계,

- 기판을 플라즈마 빔 아래에서 지나가게 하는 단계,

- 하나 이상의 규소 전구체 화합물을 2개의 플라즈마 공급원 사이에서 상기 기판 상에 침착시키는 단계,

- 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 물질의 필름을 구비한 기판을 회수하는 단계,

- 이렇게 침착된 필름을, 탄소의 적어도 일부분이 제거되고 상기 다공성 물질의 필름이 수득되도록 하는 조건하에서 열 처리하는 단계

를 포함하는, 상술된 글레이징 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.

유리하게는, 본 발명에 따른 제조 방법에서,

이온화가능한 기체는 아르곤과 산소의 혼합물이고, 기체의 총 압력은 1×10^-3 내지 1×10^-2 mbar이고,

하나 이상의 규소 전구체는 유기금속성 규소로부터 선택되고, 특히 실록산, 예를 들면 헥사메틸디실록산 (HMDSO), 또는 테트라메틸디실록산 (TDMSO), 알킬실란, 예를 들면 디에톡시메틸실란 (DEMS), (Si(CH₃)₃)₂ (HMDS), Si(CH₃)₄ (TMS), (SiO(CH₃)₂)₄, (SiH(CH₃)₂)₂, 규소 알콜레이트, 예를 들면 Si(OC₂H₅)₄ (TEOS), Si(OCH₃)₄ (TMOS), 또는 규소 수소화물, 특히 SiH₄ 또는 Si₂H₆, 또는 규소 염화물, 특히 SiCl₄, CH₃SiCl₃, (CH₃)₂SiCl₂로부터 선택되고, 바람직하게는 HDMSO 또는 TDMSO로부터 선택된다.

본 발명에 따른 다른 가능한 실시양태에 따르면:

- 부가적인 기체, 예컨대 CH₄ 또는 C₂H₂가 첨가되고, 이들 기체의 역할은 필름이 템퍼링되기 전에 필름 내 CH의 양을 증가시키는 것이다. 이들 기체들은 Si 전구체와 동시에 또는 별도로 챔버 안에 주입될 수 있지만, 항상 장치에 의해 발생되는 플라즈마 가까이에 위치한다.

- 원하는 코팅의 유형에 따라, 선택된 전구체는 수소를 전혀 함유하지 않거나 거의 함유하지 않는 필름을 수득하기 위해 소량의 수소를 포함하거나(예컨대 TDMSO), 또는 수소-함유 일차 필름, 즉 SiO_xC_yH_z의 필름을 수득하기 위해, 다량의 수소를 포함하고(예컨대 HDMSO),

- 열 처리는 공기 중에서 수행되고,

- 열 처리는 진공 중에서 수행되고,

- 열 처리는 템퍼링 또는 벤딩 처리이고,

- 열 처리는 출원 WO 2008/096089에 개시된 바와 같은 처리 방법으로서, 여기서 필름의 각각의 지점이 300℃ 이상의 온도까지 상승되는 동시에 상기 제1 면과 반대인 상기 기판의 면의 매 지점은 150℃ 이하의 온도로 유지되고,

- 다공성 필름은 기판의 제1 면 상에, 낮은 E 또는 태양 방지 기능을 갖는 박막 다층의 마그네트론 침착을 위해 사용된 동일한 진공 캐비티 또는 캐비티(들) 내에, 상기 기판의 다른 면 상에 침착된다.

본 발명 및 그의 장점은 다음 실시예를 읽어보면 더욱 잘 이해될 것이다.

본 발명에 따른 실시예

본 발명에 따른 이러한 실시예에서, 규소, 탄소 및 산소를 포함하는 제1 코팅 필름을 출원 US 7 411 352, 특히 칼럼 12, 4행 내지 칼럼 14, 7행, 및 도면 12A 및 12B과 관련되어 설명된 장치 및 개념을 사용하여 침착하였다.

더욱 정확하게는, 제너랄 플라즈마 인크(General Plasma Inc.)에 의해 판매되는, 사용된 장치는 교호적으로 플라즈마 및 이온 빔을 생성하여 규소, 산소 및 탄소를 포함하는 물질이 기판 상에 침착되도록 하기 위해, AC 전원에 연결된 2개의 플라즈마 빔 공급원을 포함하였다. 각각의 플라즈마 빔 공급원은 제1 폭을 갖는 방전 캐비티, 및 이온 빔을 방출하기 위해 상기 캐비티로부터 바깥 쪽으로 연장되는 노즐을 포함하였다. 상기 노즐의 천공 또는 배출구는 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 가졌다. 공보 US 7 411 352의 도 12A 및 도 12B에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 서로를 향하도록 위치된 다수의 마그넷이 방전 캐비티에 인접하게 배치되어 방전 캐비티 내에 자기장 없는 영역을 생성하였다. AC 전원을 각각의 방전 캐비티에서 전극에 연결하고 각각의 플라즈마 빔 공급원은 교호적으로 양극 또는 음극으로서 작용하였다. 음극으로서 작용하는 하나 이상의 마그네트론 방전 영역이 방전 캐비티 내부에 존재하였다. 작업시, 고밀도의 균일한 플라즈마 빔이 음극 공급원으로부터 나오고 이온 빔이 양극 공급원으로부터 나왔다. 관심있는 독자라면 특히 이러한 설비의 작동을 이해하기 위해 필요한 모든 기술적 정보를, 참조로서 인용된 특허 US 7 411 352에서 찾을 수 있을 것이다.

이러한 실시예에 사용된 기판은 상표명 디아망(Diamant)^®으로서 출원인에 의해 시판되는 판유리이었다. 사용된 전구체는 HDMSO(헥사메틸디실록산)이었다. 이는 노즐 배출구에서, 2개의 알루미늄 디플렉터(전구체의 흐름을 각각의 플라즈마/이온 빔을 향하도록 배향시킨다)에 의해 2개의 플라즈마 공급원 사이에서 기판 수준에서 기체 형태로 도입되었다.

다량의 수소를 갖는 HDMSO 전구체를 플라즈마 기체에 사용하여 수소-함유 일차 필름, 즉 SiO_xC_yH_z의 필름을 수득하였다.

본 실시예에 사용된 플라즈마 기체는, 본 발명에 따른 필름의 침착으로부터 주요 실험적 데이타를 수집한 이하 표 1에 주어진 비율로 산소 및 아르곤의 혼합물이었다. 표 1에 나타낸 바와 같이 AC 전원에 의해 전달된 전력은 각각의 캐비티에서 전기적 방전을 생성하고 플라즈마 및 이온을 발생시켜 전구체가 분해되고, 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소의 원자를 포함하는 일차 코팅이, 설비 하에 지나가는 기판 상에 형성되도록 하였다.

코팅을 구비한 유리 기판을 그 후 8분 동안 640℃까지 가열하는 것으로 구성된 열 처리를 하고, 이어서 템퍼링하였다. 이러한 단계 동안, 나노다공성을 초기에 침착된 물질에 존재하는 탄소(및 가능하게는 수소)의 적어도 일부를 제거하여 코팅 내에서 생성하였다. 이러한 다공성은 물질의 굴절률을 감소시키고, 그에 따라 특히 광전지 응용에서 300 내지 2500 nm의 파장 범위에서 입사 광선의 반사를 방지하는 성능을 부여하는 효과를 갖는다. 굴절률에서 이러한 감소는 특히, 반사방지 필름을 구비한 기판의 에너지 투과 계수 T_E의, 동일하되 코팅되지 않은 기판의 미리 측정된 참조 값에 대한 상대적인 퍼센트로서 측정했을 때, 결과적인 증가 ΔT_E를 통해 직접 계산될 수 있다.

도 1은 X-선 광전자 분광법(XPS)에 의해 수득된, 코팅 필름의 조성의 분석 스펙트럼을 나타낸다. 알루미늄으로부터 단색의 K_α선을 사용하여 울백-PHI(Ulvac-PHI)로부터의 퀀테라 SXM(Quantera SXM)^® 장치로 측정하였다. 필름의 두께에서 농도 프로파일을, 필름을 침식시키기 위한 이온 충격과 대조군의 스펙트럼 측정을 교대로 하여 측정하였다.

그래프에서, 코팅 필름 내에 함유된 다양한 원소들의 각각의 농도(도 1에서 Y-축)가 스퍼터링 시간, 즉 필름의 두께(X-축)의 함수로서 표현되고, 상기 필름 내의 원소 C, Si 및 O의 상대적 비율에 주목한다.

도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 필름은 그 전에 전혀 관찰되지 않은 탄소 농도 프로파일을 갖는다: 선행 기술 공보에서, 특히 출원 EP 1 676 291에서, 필름의 두께 방향으로 탄소 농도가 필름 전체를 통해 실질적으로 일정하거나, "공기"측 면에서 최솟값과 "기판"측 면에서 최댓값 사이에서 점진적으로 증가할 때, 최상의 성능이 기대된다는 것이 교시되어 있다.

도 1에서, 수직 점선의 왼쪽 측면 상의 부분 1은 코팅 필름의 전체 두께에 상응한다. 점선의 오른쪽 측면 상의 부분 2는 필름의 전체 두께로 스퍼터링된 후 분석할 때까지 유리 기판의 조성에 상응한다.

도 1에서, 본 발명에 따른 코팅의 두께 방향으로 C의 상대적 비율(커브 P_C)은 상기 필름의 침착의 특이적 조건으로부터 비롯하여 완전히 신규한 XPS 분광 프로파일을 갖는데, 즉 이렇게 탄소 농도 커브는 필름의 두께 축을 따라 필름의 제1 표면("공기"측) 가까이의 제1 최솟값(P_Cmin1)을 통해, 이어서 최댓값(P_Cmax)을 통과하고 최종적으로 필름의 반대쪽 표면("유리"측) 가까이에 또 다른 최솟값(P_Cmin2)을 통해 통과한다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따르면, 이렇게 C의 상대적 비율은 상기 필름의 제1 표면의 제1 최솟값으로부터 이후 최댓값을 통과하면서 상기 필름의 제2 표면에서 제2 최솟값까지의 사이에서 변화한다. 발명자들은 실시예 1에 따른 샘플의 바깥 표면("공기"측)에서 탄소 농도의 비교적 높은 값은 코팅 필름의 바깥 표면 상의 어쩔 수 없는 탄소계 오염물질의 존재 때문이라고 생각한다.

이하 명세서에서 설명하는 바와 같이, 출원인에 의해 수행된 시험은, 이러한 분포가 다공성 필름의 성능을 원하는 광학적 성질(반사방지 효과)과 관련하여서 뿐만 아니라 또한 그의 화학적 및 기계적 내성 성질과 관련하여 향상시켰음을 입증하였다.

이렇게 수득된 코팅을 구비한 기판의 향상된 성질을 다음 시험을 사용하여 측정하였다.

A- 광학적 성질(반사방지 효과)

유리 기판의 표면으로부터 반사의 감소는 에너지 투과 계수 T_E에서의 증가를 야기한다. 위에서 설명한 바와 같이, 따라서 코팅을 구비한 기판의 광학적 성질은 다층을 구비한 유리 기판의 (템퍼링 후) 에너지 투과율과, 동일하되 코팅 안 된 기판의 에너지 투과율 사이의 투과율에서의 차이 ΔT_E를 퍼센트로서 측정하여 측정하였다. T_E 및 ΔT_E를 ISO 표준 9050:2003 (E)에 정의된 기준에 따라, 태양 스펙트럼의 300 내지 2500 nm 범위에서 측정하였다.

B- 화학적 내성 시험

템퍼링 후 침착된 코팅의 마모에 대한 내성을, 글레이징의 외부 용도의 대표적인, IEC 표준 61215/10.13에 따른, 댐프 히트 시험(damp heat testing)에 의해 측정하였다(기후 시뮬레이션 시험): 샘플을 극도로 축축한 상태 및 온도 조건에(85℃에서 85% 상대 습도) 2000 h의 총 시간 동안 도입하여 시효경화를 촉진시켰다. 위에서 설명한 에너지 투과율에서의 증가 ΔT_E를 시험이 시작되기 전에 측정하였고(A- 참조), 이어서 시험 2000 h 후 측정하였다.

C-기계적 내성 시험(마모)

침착된 코팅의 템퍼링 후 마모에 대한 내성은, 에릭센(Erichsen) 시험에 의해 측정하였다: 특히 금속 공학 분야에서 잘 공지되어 있는 이 시험에서, 코팅의 스크래치에 대한 내성을, 코팅을 그 표면에 걸쳐 움직이는 스틸 니들(steel needle)과 접촉하게 함으로써 측정하였다. 니들을 0.2 뉴톤에서 6 뉴톤까지 증가하는 힘으로 적용하였다. 코팅의 기계적 내성은 이러한 방식으로 스크래치를 유발하는 인가된 힘으로써 측정하였다.

실시예 1에 따른 샘플에 대한, 다양한 시험 A- 내지 C-의 결과가 이하 표 2에 주어진다.

본 발명에 따른 글레이징 유닛에 대해 완전히 만족스러운 성능이 광학적 성질 및 기계적 및 화학적 내성 성질에 관해 모두 수득되었음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 필름은 단지 광전지 소자의 분야에서 뿐만 아니라 건축 분야에서도 모든 유형의 글레이징 유닛에 사용될 수 있다. 특히, 이러한 건축 응용분야에서, 본 발명에 따른 다공성 필름이 은 또는 금과 같은 귀금속으로 이루어진 기능성 필름을 포함하는 낮은 E 다층과 결합되어 있는 DGU(이중 글레이징 유닛) 또는 TGU(삼중 글레이징 유닛)가 사용될 수 있고, 상기 다공성 필름은 상기 글레이징 유닛의 성능이 향상되도록, 특히 에너지 투과율이 증가하거나 심지어 총 태양광 인자가 증가하도록 다층 내에, 특히 상부에 배치된다.

Claims (16)

1. 필수적으로 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 다공성 물질의 하나 이상의 필름을 포함하는 반사방지 코팅을 구비한 투명 기판, 특히 유리 기판을 포함하는 글레이징 유닛으로서, 규소, 산소 및 탄소의 원자 기여의 합계에 대한 탄소의 원자 비율 P_C가, 필름의 제1 표면으로부터 제2 표면으로,
   - 제1 최솟값 P_Cmin1과 최댓값 P_Cmax 사이에서 증가하고, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제1 최솟값 P_Cmin1의 비가 1.2 이상이고,
   - 이어서 탄소의 비율이 상기 최댓값 P_Cmax와 제2 최솟값 P_Cmin2 사이에서 감소하며, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제2 최솟값 P_Cmin2의 비가 1.2 이상
   이도록 필름의 두께 방향으로 국소적으로 변화하는 글레이징 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 필름이, 상기 필름을 구성하는 다공성 물질의 조성 중 규소, 산소 및 탄소의 구성 성분만의 각각의 원자 비율에 있어서, 다음의 일반적인 화학적 조성을 갖는 글레이징 유닛:
   - 28 내지 38% 규소,
   - 55 내지 68% 산소, 및
   - 2 내지 10% 탄소.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반사방지 코팅이 다공성 물질의 필름으로만 구성되고, 상기 필름의 공기측 표면에서 또는 상기 표면 가까이에서 다공성 필름 내의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin1에 도달하고, 기판의 표면에서 또는 기판의 표면 가까이에서 다공성 필름 내의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin2에 도달하는 글레이징 유닛.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 내의 규소의 각각의 비율이 30 원자% 내지 35 원자%인 글레이징 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 내의 산소의 각각의 비율이 58 원자% 내지 65 원자%인 글레이징 유닛.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 내의 탄소의 각각의 비율이 3 원자% 내지 8 원자%인 글레이징 유닛.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 필름을 구성하는 물질 중 탄소의 총량이 15 원자% 미만, 바람직하게는 10 원자% 미만, 보다 바람직하게는 5 원자% 미만인 글레이징 유닛.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 비 P_Cmax/P_Cmin1 및/또는 P_Cmax/P_Cmin2가 1.5 초과, 바람직하게는 2 초과인 글레이징 유닛.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 필름의 두께 방향으로, 각각의 탄소의 비율의 최솟값 P_Cmin과 최댓값 P_Cmax를 연속으로 포함하는 글레이징 유닛.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 필름의 두께가 30 내지 150 nm, 바람직하게는 50 내지 120 nm인 글레이징 유닛.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 필름의 굴절률이 1.42 미만, 바람직하게는 1.40 미만, 또는 심지어 1.35 미만인 글레이징 유닛.
12. 필수적으로 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 다공성 물질로 이루어지고, 규소, 산소 및 탄소의 원자 기여의 합계에 대한 탄소의 원자 비율 P_C가, 필름의 제1 표면으로부터 제2 표면으로,
    - 제1 최솟값 P_Cmin1과 최댓값 P_Cmax 사이에서 증가하고, 상기 최댓값 P_Cmax 대 상기 제1 최솟값 P_Cmin1의 비가 1.2 이상이고,
    - 이어서 탄소의 비율이 상기 최댓값 P_max와 제2 최솟값 P_Cmin2 사이에서 감소하며, 상기 최댓값 P_max 대 상기 제2 최솟값 P_Cmin2의 비가 1.2 이상
    이도록 필름의 두께 방향으로 국소적으로 변화하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 다공성 필름.
13. 제12항에 있어서, 필름을 구성하는 다공성 물질의 조성 중 규소, 산소 및 탄소의 구성 성분만의 각각의 원자 비율에 있어서, 다음의 일반적인 화학적 조성을 갖는 다공성 필름:
    - 28 내지 38% 규소, 바람직하게는 30 내지 35% 규소,
    - 55 내지 68% 산소, 바람직하게는 58 내지 65% 산소, 및
    - 2 내지 10% 탄소, 바람직하게는 3 내지 10% 탄소.
14. - 방전이 발생하는 캐비티, 외부를 향해 연장하는 노즐, 및 자기장이 없는 영역이 각각의 방전 캐비티 내부에 생성되도록, 서로를 향하게 위치하고 방전 캐비티에 인접하게 배치된 다수의 마그넷을 각각 포함하는 2개 이상의 플라즈마 빔 공급원을 포함하는 장치에 의해, 산소-함유 이온화가능한 기체가 각각의 방전 캐비티 내에 도입되고 각각의 플라즈마 빔 공급원이 교호적으로 양극 또는 음극으로 작용하면서, 기판의 표면에서 그의 전체 폭에 걸쳐 플라즈마를 발생시키는 단계,
    - 기판을 플라즈마 빔 아래에서 지나가게 하는 단계,
    - 하나 이상의 규소 전구체 화합물을 2개의 플라즈마 공급원 사이에서 상기 기판 상에 침착시키는 단계,
    - 규소, 산소, 탄소, 및 가능하게는 수소를 포함하는 물질의 필름을 구비한 기판을 회수하는 단계,
    - 이렇게 침착된 필름을, 탄소의 적어도 일부분이 제거되고 상기 다공성 물질의 필름이 수득되도록 하는 조건하에서 열 처리하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 글레이징 유닛의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 이온화가능한 기체가 아르곤과 산소의 혼합물이고, 기체의 총 압력은 1×10^-3 내지 1×10^-2 mbar인 투명 기판의 제조 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 하나 이상의 규소 전구체가 규소의 유기금속물로부터 선택되고, 특히 실록산, 예를 들면 헥사메틸디실록산 (HMDSO), 또는 테트라메틸디실록산 (TDMSO), 알킬실란, 예를 들면 디에톡시메틸실란 (DEMS), (Si(CH₃)₃)₂ (HMDS), Si(CH₃)₄ (TMS), (SiO(CH₃)₂)₄, (SiH(CH₃)₂)₂, 규소 알콜레이트, 예를 들면 Si(OC₂H₅)₄ (TEOS), Si(OCH₃)₄ (TMOS), 또는 규소 수소화물, 특히 SiH₄ 또는 Si₂H₆, 또는 규소 염화물, 특히 SiCl₄, CH₃SiCl₃, (CH₃)₂SiCl₂로부터 선택되고, 바람직하게는 HDMSO 또는 TDMSO로부터 선택되는 투명 기판의 제조 방법.

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