KR20170026654A - 유사한 광학 특성을 갖는 강화 및 비강화 유리 코팅층 - Google Patents

유사한 광학 특성을 갖는 강화 및 비강화 유리 코팅층 Download PDF

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아담 디 폴신
앤드류 브이 와그너
마틴 커닝햄
데이빗 엘 스지풀스키
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비트로, 에스.에이.비. 데 씨.브이.
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Abstract

유사한 광학 특성을 갖는 강화성 및 비-강화성 코팅층을 제공한다. 상기 비-강화성 코팅층을 강화시키고자 하지 않는 유리상에 배치시키고 상기 코팅층은 특정한 광학 특성을 제공한다. 상기 강화성 코팅층을 유리 기판상에 배치시키고 이어서 상기 코팅된 기판을 강화시킨다. 강화 후에, 상기 코팅된 강화 유리 시트 및 코팅된 비-강화 유리 시트는 유사한 광학 특성을 갖는다. 상기 두 코팅층 모두 다수의 금속층들을 가지며, 이때 상기 금속층들 중 하나 이상은 불연속 금속층상에 프라이머층을 갖는 불연속층이다. 상기 비-강화성 코팅층의 경우, 상기 불연속 금속층은 1.5 ㎚ 내지 1.7 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 강화성 코팅층의 경우, 상기 불연속 금속층은 1.7 ㎚ 내지 1.8 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 강화성 코팅층의 프라이머층은 상기 비-강화성 코팅층의 프라이머층보다 더 얇다.

Description

유사한 광학 특성을 갖는 강화 및 비강화 유리 코팅층{TEMPERED AND NON-TEMPERED GLASS COATINGS HAVING SIMILAR OPTICAL CHARACTERISTICS}
본원은, 2010년 3월 29일자로 출원된 미국 가출원 제61/318,471호를 우선권 주장하는 2011년 3월 28일자로 출원된 미국 특허출원 제13/072,866호의 일부 계속 출원으로서, 언급된 두 출원 모두의 내용을 전체적으로 본원에 참고로 인용한다. 본원은 또한 2013년 3월 12일자로 출원된 미국 가출원 제61/777,163호를 우선권 주장하고, 이의 내용을 전체적으로 본원에 참고로 인용한다.
본 발명은 일반적으로 건축용 투명재료, 보다 구체적으로 유사한 광학 특성을 갖는 강화 및 비-강화 코팅된 유리 기판(강화성 및 비-강화성 코팅층)에 관한 것이다.
건축 분야의 숙련가에 의해 인식되는 바와 같이, 유리는 전형적으로 상기 유리의 목적하는 최종 용도에 따라, 강화된 형태 또는 비-강화된(서냉된) 형태로 사용된다. 서냉 유리의 경우, 상기 유리를 상기 유리의 서냉점(annealing point)으로 가열하고 이어서 상기 유리의 스트레인점(strain point) 이하로 서서히 냉각되게 한다. 상기 서냉 유리를 목적하는 최종 치수, 예를 들어 문, 창문 등에 대한 치수로 절단할 수 있다. 훨씬 더 강한 유리의 경우, 강화(tempering)가 사용된다. 강화에서, 유리를 상기 유리의 서냉점 초과로 가열한 후, 예를 들어 상기 유리에 냉각 매질이 향하게 함으로써 급속히 냉각시켜, 상기 유리에 외부 압축력 및 내부 인장력을 제공한다. 강화 유리는 서냉 유리보다 훨씬 더 강하고 안전성이 중요한 인자인 경우 사용된다. 그러나, 서냉 유리와 달리, 강화 유리는 절단될 수 없거나 산산조각날 것이다. 따라서, 강화 유리가 필요한 경우, 상기 유리를 강화 전에 목적하는 최종 치수로 절단해야만 한다.
태양광 조절 코팅층이 건축용 투명재료 분야에 공지되어 있다. 태양광 조절 코팅층은 전자기선, 예를 들어 태양 적외선 또는 태양 자외선 범위 중의 선택된 범위를 차단하거나 여과하여 건물에 들어오는 태양 에너지의 양을 감소시킨다. 이러한 태양 에너지 투과율의 감소는 상기 건물의 냉각 유닛에 대한 부하를 감소시키는데 일조한다. 일부 건축 용도에서, 가시광을 여전히 건물 내로 들어올 수 있게 하고 또한 상기 건물 내부의 근로자들이 밖을 볼 수 있게 하면서, 프라이버시가 가능한 한 많이 유지되도록 상기 건물내로의 가시도를 감소시키기 위해서 반사성 외부 표면을 갖는 것이 요구될 수 있다.
통상적인 건물은 태양광 조절 코팅층을 갖는 서냉(비-강화) 및 강화 유리 조각을 모두 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 태양광 조절 코팅층을 갖는 서냉 유리는 하부 바닥재에 사용될 수 있는 반면 태양광 조절 코팅층을 갖는 강화 유리는 증가된 안전성을 위해서 상부 바닥재에 사용된다. 상기 코팅된 서냉 유리 및 코팅된 강화 유리는 모두 상기 건물이 동일한 전체적인 심미적 외관을 유지하도록 동일하거나 매우 유사한 광학 특성을 가져야 한다. 이는 코팅 유리 제작자에 문제를 야기한다.
대부분의 유리 제작자는 큰 시트의 코팅된 서냉 유리를 유리 공급자에게 판매한다. 상기 공급자는 상기 유리 시트를 목적하는 치수, 예를 들어 문, 창문 등의 치수로 절단하고 상기 절단된 유리를 소비자에게 판매한다. 그러나, 강화 유리 주문의 경우, 상기 유리 공급자는 상기 코팅된 큰 서냉 유리 시트를 목적하는 최종 치수의 보다 작은 조각으로 절단하고 이어서 상기 보다 작은 코팅된 유리 조각을 강화시켜야 한다(즉 상기 코팅층에 추가적인 가열 및 신속한 냉각 단계를 가해야 한다). 상기 코팅된 유리 조각을 강화시키는 것은 상기 유리의 강화에 요구되는 추가의 가열 및 급속 냉각 단계들에 의해 야기되는 상기 코팅층 중의 변화로 인해 원래의 서냉 제품과 상이한 색상 또는 광학 특성을 갖는 강화 제품을 생성시킬 수 있다. 상기 코팅된 강화 유리와 코팅된 서냉 유리 간의 이러한 색상 또는 다른 광학 성질, 예를 들어 투과율 또는 반사율의 차이는, 상기 서냉 및 강화 제품을 동일한 건물에 사용해야 하는 경우 바람직하지 않다. 또한, 상기 강화 제품상의 코팅층은 상기 강화 공정에 필요한 고온 및 급속 냉각으로 인해 탁해질 수도 있다. 이러한 탁함은 심미적으로 바람직하지 않다.
유리 제작자는 유리 공급자에게 2가지 이상 유형의 코팅된(서냉된) 유리 시트, 즉 절단될 수 있고 서냉 용도(즉 비-강화성 코팅층을 갖는)로 그대로 판매될 수 있는 시트와, 보다 작은 조각들로 절단될 수 있고 이어서 후속으로 강화될 수 있으나(강화성 코팅층) 강화 후 상기 2가지 유형의 코팅된 유리가 동일한 건물에 사용될 수 있도록 비-강화 유리와 동일하거나 실질적으로 동일한 심미적 및 광학적 특성을 갖는 또 다른 시트를 제공하는 것이 요구될 것이다.
코팅된 물품은 기판 및 상기 기판의 적어도 일부상의 코팅 스택을 포함한다. 상기 코팅 스택은 제1 유전체층; 상기 제1 유전체층의 적어도 일부상의 제1 연속 금속층; 상기 제1 연속 금속층상의 제1 프라이머층; 상기 제1 프라이머층의 적어도 일부상의 제2 유전체층; 상기 제2 유전체층의 적어도 일부상의 제2 불연속 금속층; 상기 제2 불연속 금속층의 적어도 일부상의 제2 프라이머층; 상기 제2 프라이머층의 적어도 일부상의 제3 유전체층; 상기 제3 유전체층의 적어도 일부상의 제3 연속 금속층; 상기 제3 연속 금속층의 적어도 일부상의 제3 프라이머층; 및 상기 제3 프라이머층의 적어도 일부상의 가장 바깥쪽 보호 코팅층을 포함한다. 상기 코팅층이 비-강화성 코팅층인 경우, 상기 제2 불연속 금속층은 1 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.2 ㎚ 내지 1.8 ㎚, 예를 들어 1.3 ㎚ 내지 1.7 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 1.7 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 코팅층이 강화성 코팅층인 경우, 상기 제2 불연속 금속층은 1.3 ㎚ 내지 2.1 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.7 ㎚ 내지 1.8 ㎚, 예를 들어 1.6 ㎚ 내지 2.1 ㎚, 예를 들어 1.8 ㎚ 내지 2.1 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 강화성 코팅층의 제2 프라이머층은 상기 서냉 유리 시트의 제2 프라이머층보다 더 얇다. 상기 강화성 코팅층의 불연속층은 상기 비-강화성 코팅층보다 더 큰 유효 두께를 갖는다.
유리 시트의 제공 방법은 다수의 금속층을 갖는 코팅층을 갖는 하나 이상의 유리 시트를 제공함을 포함한다. 상기 금속층 중 하나 이상은 상기 불연속 금속층상에 프라이머층을 갖는 불연속층이다. 상기 코팅층이 비-강화성 코팅층인 경우, 상기 불연속 금속층은 1 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.2 ㎚ 내지 1.8 ㎚, 예를 들어 1.3 ㎚ 내지 1.7 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 1.7 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 코팅층이 강화성 코팅층인 경우, 상기 불연속 금속층은 1.3 ㎚ 내지 2.1 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.7 ㎚ 내지 1.8 ㎚ 범위의 유효 두께를 갖는다. 상기 강화성 코팅층의 프라이머층은 상기 비-강화성 코팅층의 프라이머층보다 더 얇다. 상기 강화성 코팅층의 불연속층은 상기 비-강화성 코팅층보다 더 큰 유효 두께를 갖는다.
본 발명은 일반적으로 건축용 투명재료, 보다 구체적으로 유사한 광학 특성을 갖는 강화 및 비-강화 코팅된 유리 기판(강화성 및 비-강화성 코팅층)을 제공한다.
본 발명을 하기 도면을 참조하여 개시할 것이며, 여기에서 같은 도면번호는 전체를 통해 같은 부분인 것으로 간주된다.
도 1은 본 발명의 코팅층을 갖는 단열 유리 유닛(IGU)의 측면도(축척으로 나타내지 않음)이다.
도 2는 서냉 유리 용도(즉 비-강화성 코팅층)를 위한 본 발명의 특징을 포함하는 코팅층의 측면도(축척으로 나타내지 않음)이다.
도 3은 프라이머층을 갖는 미임계 금속층의 측면 단면도(축척으로 나타내지 않음)이다.
도 4는 강화 유리 용도(즉 강화성 코팅층)를 위한 본 발명의 특징을 포함하는 또 다른 코팅층의 측면도(축척으로 나타내지 않음)이다.
본원에 사용되는 공간 또는 방향 용어, 예를 들어 "좌측", "우측", "내부", "외부", "위", "아래" 등은 도면에 도시된 바와 같은 발명에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 다양한 대체 방향들을 생각할 수 있으며, 따라서 상기와 같은 용어들을 제한으로서 간주하지 않아야 함은 물론이다. 더욱이, 본 발명에 사용되는 바와 같이, 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 치수, 물성, 공정 매개변수, 성분들의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자들은 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 나타내지 않는 한, 하기의 명세서 및 특허청구범위에 기재된 수치들은 본 발명에 의해 획득하고자 하는 목적하는 성질들에 따라 변할 수 있다. 각각의 수치는 적어도 특허청구범위의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하고자 하는 시도로서가 아니라, 적어도 보고된 유의숫자의 수에 비추어 및 통상적인 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 더욱이, 본 발명에 개시된 모든 범위는 시작하고 끝나는 범위 값 및 상기 범위 값내에 포함된 모든 하위범위들을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 최소값 1(포함)과 최대값 10(포함) 사이의 모든 하위범위; 즉 1 이상의 최소값으로 시작하여 10 이하의 최대값으로 끝나는 모든 하위범위, 예를 들어 1 내지 3.3, 4.7 내지 7.5, 5.5 내지 10 등을 포함하는 것으로 간주해야 한다. 더욱이, 본 발명에 사용되는 "상에 형성된", "상에 침착된", 또는 "상에 제공된"이란 용어들은, 반드시는 아니지만, 표면과 접촉하여 형성되거나, 침착되거나, 또는 제공됨을 의미한다. 예를 들어, 기판 "상에 형성된" 코팅층은 상기 형성된 코팅층과 기판 사이에 위치한 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅층 또는 필름의 존재를 배제시키지 않는다. 본원에 사용되는 "중합체" 또는 "중합체성"이란 용어는 올리고머, 단독중합체, 공중합체, 및 3원중합체, 예를 들어 2가지 유형 이상의 단량체 또는 중합체로부터 형성되는 중합체를 포함한다. "가시 영역" 또는 "가시광"이란 용어는 380 ㎚ 내지 800 ㎚ 범위의 파장을 갖는 전자기선을 지칭한다. "적외선 영역" 또는 "적외선"이란 용어는 800 ㎚ 초과 100,000 ㎚ 까지의 범위의 파장을 갖는 전자기선을 지칭한다. "자외선 영역" 또는 "자외선"이란 용어는 300 ㎚ 내지 380 ㎚ 미만 범위의 파장을 갖는 전자기 에너지를 의미한다. 추가로, 본 발명에서 지칭된 모든 문서들, 예를 들어 비제한적으로 허여된 특허 및 특허출원은 이들의 내용 전체가 "참고로 인용되는" 것으로 간주되어야 한다. 본원 사용되는 "필름"이란 용어는 목적하는 또는 선택된 코팅 조성물의 코팅 영역을 지칭한다. "층"은 하나 이상의 "필름"을 포함할 수 있으며, "코팅층" 또는 "코팅 스택"은 하나 이상의 "층들"을 포함할 수 있다. "비대칭 반사율"이란 용어는 한 면으로부터의 코팅층의 가시광 반사율이 반대 면으로부터의 상기 코팅층의 반사율과 다름을 의미한다. "임계 두께"란 용어는 코팅 물질이 연속적인 비중단층을 형성하는 것 이상 및 상기 코팅 물질이 연속층이라기 보다는 상기 코팅 물질의 불연속 영역 또는 섬을 형성하는 것 이하의 두께를 의미한다. "미임계 두께"란 용어는 상기 코팅 물질이 상기 코팅 물질의 단리된, 연결되지 않은 영역을 형성하도록 하는 상기 임계 두께 미만의 두께를 의미한다. "고립된"이란 용어는 상기 코팅 물질이 연속층이 아니라, 오히려 상기 물질이 침착되어 단리된 영역 또는 섬을 형성함을 의미한다. "서냉 코팅층" 또는 "비-강화성 코팅층"이란 용어는 최종 용도를 위해 서냉 유리상에 사용되지만 강화되지는 않도록 설계된 코팅층을 지칭한다. "강화성 코팅층" 또는 "강화 코팅층"이란 용어는 최종 용도를 위해 강화 유리상에 사용하기 위해 강화 공정을 겪도록 설계된 코팅층을 지칭한다.
하기 논의를 목적으로, 본 발명을 건축용 투명재료, 예를 들어 비제한적으로 단열 유리 유닛(IGU)의 사용을 참조하여 논의할 것이다. 본원에 사용되는 "건축용 투명재료"란 용어는 건물상에 배치되는 임의의 투명재료, 예를 들어 비제한적으로 창문 및 천창을 지칭한다. 그러나, 본 발명이 상기와 같은 건축용 투명재료의 사용으로 제한되지 않고 임의의 목적하는 분야의 투명재료들, 예를 들어 비제한적으로 적층된 또는 비-적층된 주거용 및/또는 상업용 창문, 단열 유리 유닛, 및/또는 육상, 공중, 우주, 수면위 및 수중 차량용 투명재료들로 실행될 수 있음은 물론이다. 따라서, 구체적으로 개시된 예시적인 실시태양들은 단순히 본 발명의 일반적인 개념을 설명하기 위해 제공되며, 본 발명이 이들 구체적인 예시적인 실시태양들로 제한되지 않음은 물론이다. 또한, 전형적인 "투명재료"는 상기 투명재료를 통해 물질을 볼 수 있기에 충분한 가시광 투과율을 가질 수 있는 반면, 본 발명의 실시에서, 상기 "투명재료"는 가시광에 투명할 필요가 없고 반투명하거나 불투명할 수도 있다.
본 발명의 특징을 포함하는 비제한적인 투명재료(10)를 도 1에 도시한다. 상기 투명재료(10)는 임의의 목적하는 가시광, 적외선, 또는 자외선 투과 및/또는 반사를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명재료(10)는 임의의 목적하는 양, 예를 들어 0% 초과 100% 이하의 가시광 투과율을 가질 수 있다.
도 1의 예시적인 투명재료(10)는 통상적인 단열 유리 유닛의 형태이며 제1 주면(14)(1번 표면) 및 대향된 제2 주면(16)(2번 표면)을 갖는 제1 플라이(12)를 포함한다. 도시된 비제한적인 실시태양에서, 상기 제1 주면(14)은 건물 외부와 면하고, 즉 외부 주면이고, 상기 제2 주면(16)은 상기 건물의 내부와 면한다. 상기 투명재료(10)는 또한 외부 (제1) 주면(20)(3번 표면) 및 내부 (제2) 주면(22)(4번 표면)을 갖고 상기 제1 플라이(12)와 이격된 제2 플라이(18)를 포함한다. 상기 플라이 표면의 이러한 넘버링은 창내기 분야의 통상적인 실시와 일치한다. 상기 제1 플라이(12) 및 제2 플라이(18)를 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 통상적인 이격자 프레임(24)에 접착 결합시킴으로써 함께 연결시킬 수 있다. 상기 두 플라이(12, 18) 사이에 틈 또는 챔버(26)가 형성된다. 상기 챔버(26)는 선택된 분위기, 예를 들어 공기, 또는 비-반응성 기체, 예를 들어 아르곤 또는 크립톤 기체로 충전될 수 있다. 태양광 조절 코팅층(28)(하기에 개시된 코팅층들 중 어느 하나)이 상기 플라이(12, 18) 중 하나의 적어도 일부 위에, 예를 들어 비제한적으로 2번 표면(16)의 적어도 일부 또는 3번 표면(20)의 적어도 일부 위에 형성된다. 상기 코팅층은 경우에 따라, 1번 표면 또는 4번 표면상에 양자택일적으로 존재할 수 있다.
본 발명의 광범위한 실시에서, 상기 투명재료(10)의 플라이(12, 18)는 동일하거나 상이한 물질의 것일 수 있다. 상기 플라이(12, 18)는 임의의 목적하는 특성을 갖는 임의의 목적하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라이(12, 18) 중 하나 이상은 가시광에 투명하거나 반투명할 수 있다. "투명한"이란 0% 초과 100% 이하의 가시광 투과율을 가짐을 의미한다. 한편으로, 상기 플라이(12, 18) 중 하나 이상은 반투명할 수 있다. "반투명"이란 전자기 에너지(예를 들어 가시광)를 통과시키지만 관찰자 반대편의 사물은 명백히 볼 수 없도록 상기 에너지를 확산시킴을 의미한다. 적합한 물질의 예로는 비제한적으로 플라스틱 기판(예를 들어 아크릴 중합체, 예를 들어 폴리아크릴레이트; 폴리알킬메트아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸메트아크릴레이트, 폴리에틸메트아크릴레이트, 폴리프로필메트아크릴레이트 등; 폴리우레탄; 폴리카보네이트; 폴리알킬테레프탈레이트, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등; 폴리실록산-함유 중합체; 또는 이들의 제조를 위한 임의의 단량체들의 공중합체, 또는 이들의 임의의 혼합물); 세라믹 기판; 유리 기판; 또는 상기 중 임의의 것들의 혼합물 또는 조합물이 있다. 예를 들어, 상기 플라이(12, 18) 중 하나 이상은 통상적인 소다-석회-실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 또는 납땜 유리를 포함할 수 있다. 상기 유리는 투명 유리일 수 있다. "투명 유리"는 비-색조 또는 비-착색 유리를 의미한다. 한편으로, 상기 유리는 색조 또는 달리 착색 유리일 수 있다. 상기 유리는 서냉된 또는 열-처리된 유리일 수 있다. 본원에 사용되는 "열 처리된"이란 용어는 강화되거나 또는 적어도 부분적으로 강화됨을 의미한다. 상기 유리는 임의의 유형, 예를 들어 통상적인 플로트 유리일 수 있으며, 임의의 광학 성질, 예를 들어 임의의 값의 가시 투과율, 자외선 투과율, 적외선 투과율, 및/또는 총 태양 에너지 투과율을 갖는 임의의 조성물일 수 있다. "플로트 유리"는 용융된 유리를 용융된 금속욕상에 침착시키고 조절 가능하게 냉각시켜 플로트 유리 리본을 형성시키는 통상적인 플로트 공정에 의해 형성된 유리를 의미한다.
상기 제1 및 제2 플라이(12, 18)는 각각, 예를 들어 투명한 플로트 유리이거나 색조 또는 착색된 유리이거나, 또는 하나의 플라이(12, 18)는 투명한 유리이고 다른 플라이(12, 18)는 착색된 유리일 수 있다. 상기 제1 및 제2 플라이(12, 18)는 임의의 목적하는 치수, 예를 들어 길이, 너비, 모양, 또는 두께를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 자동차 투명재료에서, 상기 제1 및 제2 플라이는 각각 1 ㎜ 내지 10 ㎜ 두께, 예를 들어 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 두께, 예를 들어 2 ㎜ 내지 8 ㎜, 예를 들어 3 ㎜ 내지 7 ㎜, 예를 들어 5 ㎜ 내지 7 ㎜, 예를 들어 6 ㎜ 두께일 수 있다. 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 유리의 비제한적인 예는 투명 유리, 스타파이어(Starphire)(등록상표), 솔라그린(Solargreen)(등록상표), 솔렉스트라(Solextra)(등록상표), GL-20(등록상표), GL-35(등록상표), 솔라브론즈(Solarbronze)(등록상표), 솔라그레이(Solargray)(등록상표) 유리, 팩시피카(Pacifica)(등록상표) 유리, 솔라블루(SolarBlue)(등록상표) 유리, 및 옵티블루(Optiblue)(등록상표) 유리(이들은 모두 미국 펜실바니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있다)를 포함한다.
본 발명의 태양광 조절 코팅층(28)(하기하는 바와 같은 비-강화성 코팅층(30) 또는 강화성 코팅층(130))은 상기 유리 플라이(12, 18) 중 하나의 하나 이상의 주면의 적어도 일부상에 배치된다. 도 1에 도시된 예에서, 상기 코팅층(28)은 외부 유리 플라이(12)(2번 표면)의 내부 표면(16)의 적어도 일부상에 형성된다. 본원에 사용되는 "태양광 조절 코팅층"이란 용어는 상기 코팅된 물품의 태양광 성질, 예를 들어 비제한적으로 상기 코팅된 물품으로부터 반사되거나, 상기 물품에 의해 흡수되거나 또는 상기 물품을 통과하는 태양광선, 예를 들어 가시광선, 적외선 또는 자외선의 양; 차폐 계수; 방사율 등에 영향을 미치는 하나 이상의 층 또는 필름으로 구성된 코팅층을 지칭한다. 상기 태양광 조절 코팅층(28)은 태양 스펙트럼, 예를 들어 비제한적으로 IR, UV, 및/또는 가시 스펙트럼의 선택된 부분을 차단하거나, 흡수하거나, 여과할 수 있다.
상기 태양광 조절 코팅층(28)을 임의의 통상적인 방법, 예를 들어 비제한적으로 통상적인 화학적 증착(CVD) 및/또는 물리적 증착(PVD) 방법으로, 상기 투명재료(10)에 통합시키기 전에 상기 유리 플라이(12)상에 침착시킬 수 있다. CVD 공정의 예는 분무 열분해를 포함한다. PVD 공정의 예는 전자선 증발 및 진공 스퍼터링(예를 들어 마그네트론 스퍼터 증착(MSVD))을 포함한다. 다른 코팅 방법, 예를 들어 비제한적으로 졸-젤 침착을 또한 사용할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 코팅층(28)을 MSVD에 의해 침착시킬 수 있다. MSVD 코팅 장치 및 방법의 예는 당해 분야의 통상적인 숙련가에 의해 잘 이해될 것이다.
비-강화성 코팅층
본 발명의 예시적인 비-강화성 코팅층(30)을 도 2에 도시한다. 상기 예시적인 코팅층(30)은 기판의 주면 중 적어도 일부(예를 들어 제1 플라이(12)의 2번 표면(16))상에 침착된 기부층 또는 제1 유전체층(40)을 포함한다. 상기 제1 유전체층(40)은 단일층이거나, 하나보다 많은 반사방지 물질 및/또는 유전체 물질, 예를 들어 비제한적으로 금속 산화물, 금속 합금의 산화물, 나이트라이드, 옥시나이트라이드, 또는 이들의 혼합물의 필름을 포함할 수 있다. 상기 제1 유전체층(40)은 가시광에 투과성일 수 있다. 상기 제1 유전체층(40)에 적합한 금속 산화물의 예는 티타늄, 하프늄, 지르코늄, 니오븀, 아연, 비스무트, 납, 인듐, 주석의 산화물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이들 금속 산화물은 소량의 다른 물질, 예를 들어 산화 비스무트 중의 망간, 산화 인듐 중의 주석 등을 가질 수 있다. 추가로, 금속 합금의 산화물 또는 금속 혼합물, 예를 들어 아연 및 주석을 함유하는 산화물(예를 들어 하기 정의되는 아연 스타네이트), 인듐-주석 합금의 산화물, 규소 나이트라이드, 규소 알루미늄 나이트라이드, 또는 알루미늄 나이트라이드가 사용될 수 있다. 더욱이, 도핑된 금속 산화물, 예를 들어 안티몬 또는 인듐 도핑된 주석 산화물 또는 니켈 또는 붕소 도핑된 규소 산화물이 사용될 수 있다. 상기 제1 유전체층(40)은 실질적으로 단일상 필름, 예를 들어 금속 합금 산화물 필름, 예를 들어 아연 스타네이트이거나, 또는 아연 및 주석 산화물로 구성된 상들의 혼합물이거나 또는 다수의 필름들로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 유전체층(40)(단일 필름층이든 다중 필름층이든 간에)은 10 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 25 ㎚ 내지 30 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 유전체층(40)은 기판의 적어도 일부(예를 들어 제1 플라이(12)의 내부 주면(16))상에 침착된 제1 필름(42), 예를 들어 금속 합금 산화물 필름 및 상기 제1 금속 합금 산화물 필름(42)상에 침착된 제2 필름(44), 예를 들어 금속 산화물 또는 산화물 혼합물 필름을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 제1 필름(42)은 아연/주석 합금 산화물일 수 있다. "아연/주석 합금 산화물"이란 진정한 합금 및 또한 상기 산화물들의 혼합물 모두를 의미한다. 상기 아연/주석 합금 산화물은 아연 및 주석의 캐소드로부터의 마그네트론 스퍼터링 진공 침착으로부터 수득된 것일 수 있다. 하나의 비제한적인 캐쏘드는 아연 및 주석을 5 중량% 내지 95 중량% 아연 및 95 중량% 내지 5 중량% 주석, 예를 들어 10 중량% 내지 90 중량% 아연 및 90 중량% 내지 10 중량% 주석의 비율로 포함할 수 있다. 그러나, 아연 대 주석의 다른 비가 또한 사용될 수 있다. 상기 제1 필름(42) 중에 존재할 수 있는 하나의 적합한 금속 합금 산화물은 아연 스타네이트이다. "아연 스타네이트"란 ZnxSn1 - xO2 -x(화학식 1)(여기에서 "x"는 0 초과 1 미만의 범위로 변한다)의 조성물을 의미한다. 예를 들어, "x"는 0 초과일 수 있고 0 초과 1 미만의 임의의 분수 또는 소수일 수 있다. 예를 들어, x = 2/3인 경우, 화학식 1은 Zn2/3Sn1/3O4/3이고, 이를 보다 통상적으로는 "Zn2SnO4"로서 개시한다. 아연 스타네이트-함유 필름은 상기 화학식 1의 형태들 중 하나 이상을 상기 필름 중에 우세한 양으로 갖는다.
제2 필름(44)은 금속 산화물 필름, 예를 들어 산화 아연일 수 있다. 상기 산화 아연 필름을 아연 캐쏘드의 스퍼터링 특성을 개선시키기 위해서 다른 물질을 포함하는 상기 캐쏘드로부터 침착시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 아연 캐쏘드는 스퍼터링을 개선시키기 위해서 소량(예를 들어 15 중량% 이하, 예를 들어 10 중량% 이하, 예를 들어 5 중량% 이하)의 주석을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 생성된 산화 아연 필름은 작은 백분율의 산화 주석, 예를 들어 15 중량% 이하, 예를 들어 10 중량% 이하의 산화 주석, 예를 들어 5 중량% 이하의 산화 주석을 포함할 것이다. 본원에서, 15 중량% 이하의 주석을 갖는(아연 캐쏘드의 전도성을 증대시키기 위해 첨가된) 상기 아연 캐쏘드로부터 침착된 코팅층을, 소량의 산화 주석이 존재할 수 있음에도 불구하고, "산화 아연 필름"이라 칭한다. 상기 캐쏘드 중의 소량의 주석(예를 들어 15 중량% 이하, 예를 들어 10 중량% 이하, 예를 들어 5 중량% 이하)은 상기 우세한 산화 아연 제2 필름(44) 중에서 산화 주석을 형성하는 것으로 여겨진다.
예를 들어, 상기 제1 필름(42)은 아연 스타네이트이고 상기 제2 필름(44)은 산화 아연(예를 들어 90 중량% 산화 아연 및 10 중량% 산화 주석)일 수 있다.
상기 제1 필름(42)은 10 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 23 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 필름(44)은 2 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 9 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 7 ㎚, 예를 들어 6 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
제1 열 및/또는 방사선 반사 금속층(46)을 상기 제1 유전체층(40)상에 침착시킬 수 있다. 상기 제1 반사층(46)은 반사성 금속, 예를 들어 비제한적으로 금속금, 구리, 팔라듐, 알루미늄, 은 또는 이들의 혼합물, 합금 또는 조합물을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 제1 반사층(46)은 10 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 10 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 12 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 13 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 14.1 ㎚ 범위의 두께를 갖는 금속은층을 포함한다. 상기 제1 금속층(46)은 연속층이다. "연속층"이란 코팅층이 물질의 연속적인 필름을 형성하고 단리된 코팅 영역은 형성하지 않음을 의미한다.
제1 프라이머층(48)이 상기 제1 반사층(46)상에 배치된다. 상기 제1 프라이머층(48)은 단일 필름층 또는 다중 필름층일 수 있다. 상기 제1 프라이머층(48)은, 침착 공정 중에 희생되어 스퍼터링 공정 또는 후속의 가열 공정 동안 상기 제1 반사층(46)의 분해 또는 산화를 방지할 수 있는 산소-포획 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 프라이머층(48)은 또한 상기 코팅층(30)을 통과하는 전자기선, 예를 들어 가시광의 적어도 일부를 흡수할 수 있다. 상기 제1 프라이머층(48)에 유용한 물질의 예는 티타늄, 규소, 이산화 규소, 규소 나이트라이드, 규소 옥시나이트라이드, 니켈-크롬 합금(예를 들어 인코넬), 지르코늄, 알루미늄, 규소 및 알루미늄의 합금, 코발트 및 크로뮴을 함유하는 합금(예를 들어 스텔라이트(Stellite)(등록상표)), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 프라이머층(48)은 1 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 3.5 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
제2 유전체층(50)이 제1 반사층(46)상에(예를 들어 상기 제1 프라이머층(48)상에) 배치된다. 상기 제2 유전체층(50)은 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유 필름, 예를 들어 상기 제1 유전체층(40)에 관하여 상술한 것들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유전체층(50)은 상기 제1 프라이머 필름(48)상에 침착된 제1 금속 산화물 필름(52), 예를 들어 산화 아연 필름, 및 상기 제1 산화 아연 필름(52)상에 침착된 제2 금속 합금 산화물 필름(54), 예를 들어 아연 스타네이트(Zn2SnO4) 필름을 포함할 수 있다. 제3 금속 산화물 필름(56), 예를 들어 또 다른 산화 아연층을 상기 아연 스타네이트층상에 침착시킬 수 있다.
상기 제2 유전체층(50)은 20 ㎚ 내지 60 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 30 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 40 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 41 ㎚ 내지 47 ㎚ 범위의 총 두께(예를 들어 상기 층들을 합한 두께)를 가질 수 있다.
예를 들어, 다중 필름 층의 경우, 상기 제1 금속 산화물 필름(52) 및 제2 금속 산화물 필름(56)은 1 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 7 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 금속 산화물 필름은 동일한 두께를 가질 필요는 없다. 상기 금속 합금 산화물층(54)은 10 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 25 ㎚ 내지 39 ㎚, 예를 들어 29 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
미임계 두께(불연속) 제2 금속층(58)이 제2 유전체층(50)상에(예를 들어 존재하는 경우, 제2 산화 아연 필름(56)상에, 또는 존재하지 않는 경우 아연 스타네이트 필름(54)상에) 배치된다. 상기 금속성 물질, 예를 들어 비제한적으로 금속금, 구리, 팔라듐, 알루미늄, 은 또는 이들의 혼합물, 합금 또는 조합물을, 상기 물질의 연속층이라기보다는 상기 물질의 단리된 영역 또는 섬이 형성되도록 미임계 두께로 적용한다. 은의 경우, 상기 임계 두께는 5 ㎚ 미만, 예를 들어 4 ㎚ 미만, 예를 들어 3 ㎚ 미만, 예를 들어 2.5 ㎚ 미만인 것으로 측정되었다. 은의 경우, 연속층과 미임계층간의 전이는 2.5 ㎚ 내지 5 ㎚의 범위로 발생한다. 구리, 금 및 팔라듐은 상기 범위에서 유사한 미임계 양상을 나타낼 것으로 추정된다. 상기 제2 금속층(58)은 상기 제1 반사층(46)에 관하여 상술한 물질들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이들 물질은 연속 필름으로서 존재하지 않는다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 제2층(58)은 1 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.6 ㎚ 범위의 유효 두께(하기하는 바와 같이)를 갖는 금속섬을 포함한다. 상기 미임계 금속층(58)은 플라스몬 공명 이론에 따라 전자기선을 흡수한다. 상기 흡수는 적어도 부분적으로 상기 금속섬 계면의 경계 조건에 따라 변한다. 상기 미임계 금속층(58)은 상기 제1 금속층(46)처럼, 적외선 반사층이 아니다. 상기 미임계층(58)은 연속층이 아니다. 은의 경우, 금속섬 또는 은 금속의 구가 상기 미임계 두께 미만으로 침착되는 것으로 추정된다.
제2 프라이머층(60)을 상기 제2 금속층(58)상에 침착시킬 수 있다. 상기 제2 프라이머층(60)은 상기 제1 프라이머층(48)에 관하여 상술한 바와 같을 수 있다. 일례로, 상기 제2 프라이머층(60)은 1 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 3.5 ㎚ 범위의 두께를 갖는다.
제3 유전체층(62)을 상기 제2 금속층(58)상에(예를 들어 상기 제2 프라이머 필름(60)상에) 침착시킬 수 있다. 상기 제3 유전체층(62)은 또한 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유층, 예를 들어 상기 제1 및 제2 유전체층(40, 50)에 관하여 상기 논의된 바와 같은 것들을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 유전체층(62)은 상기 제2 유전체층(50)과 유사한 다중 필름층이다. 예를 들어, 상기 제3 유전체층(62)은 제1 금속 산화물층(64), 예를 들어 산화 아연층, 제2 금속 합금 산화물-함유층(66), 예를 들어 상기 산화 아연층(64)상에 침착된 아연 스타네이트층, 및 상기 아연 스타네이트층(66)상에 침착된 제3 금속 산화물층(68), 예를 들어 또 다른 산화 아연층을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 금속 산화물층(64, 68)은 1 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 5 ㎚ 범위의 두께를 갖는다.
일례로, 상기 제3 유전체층(62)의 총 두께(예를 들어 상기 금속 산화물 및 금속 합금 산화물층들을 합한 두께)는 20 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 25 ㎚ 내지 45 ㎚, 예를 들어 30 ㎚ 내지 45 ㎚, 예를 들어 40 ㎚ 내지 45 ㎚, 예를 들어 43 ㎚의 범위이다.
제3 열 및/또는 방사선 반사 금속층(70)을 상기 제3 유전체층(62)상에 침착시킨다. 상기 제3 반사층(70)은 상기 제1 반사층에 관하여 상기 논의된 물질들 중 어느 하나를 가질 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제3 반사층(70)은 10 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 12 ㎚ 내지 18 ㎚, 예를 들어 13 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 14 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 14.1 ㎚ 범위의 두께를 갖는다. 상기 제3 금속층은 연속층이다.
제3 프라이머층(72)을 상기 제3 반사층(70)상에 배치시킨다. 상기 제3 프라이머층(72)은 상기 제1 또는 제2 프라이머층에 관하여 상술한 바와 같을 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제3 프라이머층은 1 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 범위의 두께를 갖는다.
제4 유전체층(74)을 상기 제3 반사층상에(예를 들어 상기 제3 프라이머층(72)상에) 배치시킨다. 상기 제4 유전체층(74)은 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유층, 예를 들어 상기 제1 유전체층(40), 제2 유전체층(50) 또는 제3 유전체층(62)에 관하여 상기 논의된 바와 같은 것들을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제4 유전체층(74)은 상기 제3 프라이머 필름(72)상에 침착된 제1 금속 산화물층(76), 예를 들어 산화 아연층, 및 상기 산화 아연층(76)상에 침착된 제2 금속 합금 산화물층(78), 예를 들어 아연 스타네이트층을 갖는 다중 필름층이다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 금속 산화물층(76)은 1 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 6 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 7 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 금속 합금 산화물층(78)은 10 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 10 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 18 ㎚의 범위의 두께를 가질 수 있다.
일례로, 상기 제4 유전체층(74)의 총 두께(예를 들어 상기 금속 산화물 및 금속 합금 산화물층을 합한 두께)는 10 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 25 ㎚의 범위이다.
오버코트(80)를 상기 제4 유전체층(74)상에 배치시킬 수 있다. 상기 오버코트(80)는 하부 코팅층들을 기계적 및 화학적 공격으로부터 보호하는데 일조할 수 있다. 상기 오버코트(80)는 예를 들어 금속 산화물층 또는 금속 나이트라이드층일 수 있다. 예를 들어, 상기 오버코트(80)는 2 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 4.5 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 상기 오버코트(80)는 티타니아를 포함한다. 상기 오버코트에 유용한 다른 물질은 다른 산화물, 예를 들어 실리카, 알루미나, 또는 실리카와 알루미나의 혼합물을 포함한다.
강화성 코팅층
본 발명의 강화(또는 강화성) 코팅층(130)을 도 4에 도시한다. 상기 강화성 코팅층(130)은 기판의 주면 중 적어도 일부(예를 들어 제1 플라이(12)의 2번 표면(16))상에 침착된 기부층 또는 제1 유전체층(140)을 포함한다. 상기 제1 유전체층(140)은 상술한 제1 유전체층(40)과 유사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유전체층(140)(단일 필름층이든 다중 필름층이든 간에)은 10 ㎚ 내지 40 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 27 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 유전체층(140)은 제1 필름(142), 예를 들어 금속 합금 산화물 필름, 및 상기 제1 금속 합금 산화물 필름(142)상에 침착된 제2 필름(144), 예를 들어 금속 산화물 또는 산화물 혼합물 필름을 갖는 다중 필름 구조를 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 제1 필름(142)은 아연 스타네이트일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 필름(142)은 아연 스타네이트이고 상기 제2 필름(144)은 산화 아연일 수 있다(예를 들어 90 중량% 산화 아연 및 10 중량% 산화 주석).
예를 들어, 상기 제1 필름(142)은 10 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 범위의 두께를 갖는 금속 합금 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제2 필름(144)은 1 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 6 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 7 ㎚ 범위의 두께를 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
제1 열 및/또는 방사선 반사 금속층(146)을 상기 제1 유전체층(140)상에 침착시킬 수 있다. 상기 제1 반사층(146)은 반사성 금속, 예를 들어 상술한 금속을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 제1 반사층(146)은 10 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 10 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 13 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 14 ㎚ 내지 15 ㎚, 예를 들어 14.8 ㎚ 범위의 두께를 갖는 연속적인 금속층을 포함한다.
제1 프라이머층(148)이 상기 제1 반사층(146)상에 배치된다. 상기 제1 프라이머층(148)은 상술한 바와 같이 단일 필름층 또는 다중 필름층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 프라이머층(148)은 1 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 3.5 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제1 프라이머(148)는 티타늄이다.
제2 유전체층(150)이 제1 반사층(146)상에(예를 들어 상기 제1 프라이머층(48)상에) 배치된다. 상기 제2 유전체층(150)은 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유 필름, 예를 들어 상기 제1 유전체층(140)에 관하여 상술한 것들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유전체층(150)은 상기 제1 프라이머 필름(148)상에 침착된 제1 금속 산화물 필름(152), 예를 들어 산화 아연 필름, 및 상기 제1 산화 아연 필름(152)상에 침착된 제2 금속 합금 산화물 필름(154), 예를 들어 아연 스타네이트(Zn2SnO4) 필름을 포함할 수 있다. 제3 금속 산화물 필름(156), 예를 들어 또 다른 산화 아연층을 상기 금속 합금 산화물층상에 침착시킬 수 있다.
상기 제2 유전체층(150)은 30 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 35 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 40 ㎚ 내지 50 ㎚, 예를 들어 47 ㎚ 범위의 총 두께(예를 들어 하나 초과의 층이 존재하는 경우 상기 층들을 합한 두께)를 가질 수 있다.
예를 들어, 다중 필름 층의 경우, 상기 제1 금속 산화물 필름(152) 및 제2 금속 산화물 필름(156)은 1 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 7 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 6 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 금속 산화물 층은 동일한 두께를 가질 필요는 없다.
미임계(불연속) 금속층(158)이 제2 유전체층(150)상에(예를 들어 제2 금속 산화물 필름(156)상에) 배치된다. 상기 제2 금속층(158)은 상기 제1 반사층(146)에 관하여 상술한 금속 물질들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 제2 금속층(158)은 1 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 2 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 1.9 ㎚, 예를 들어 1.6 ㎚ 내지 1.8 ㎚, 예를 들어 1.7 ㎚ 내지 1.8 ㎚, 예를 들어 1.75 ㎚ 범위의 유효 두께(하기하는 바와 같이)를 갖는 섬을 갖는 고립된 금속을 포함한다. 인식되는 바와 같이, 상기 강화 코팅층의 유효 두께는 서냉 코팅층의 경우보다 더 클 수 있다.
제2 프라이머층(160)을 상기 제2 금속층(158)상에 침착시킬 수 있다. 상기 제2 프라이머층(160)은 상기 제1 프라이머층(148)에 관하여 상술한 바와 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 프라이머층은 1 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 1.5 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 1.8 ㎚ 내지 3.5 ㎚, 예를 들어 1.8 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 1.8 ㎚ 내지 2.1 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 제2 프라이머층(160)은 상기 서냉 코팅층(30)의 제2 프라이머층보다 더 얇을 수 있다.
제3 유전체층(162)을 상기 제2 반사층(158)상에(예를 들어 상기 제2 프라이머층(160)상에) 침착시킬 수 있다. 상기 제3 유전체층(162)은 또한 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유층, 예를 들어 상기 제1 및 제2 유전체층(140, 150)에 관하여 상기 논의된 바와 같은 것들을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 유전체층(162)은 상기 제2 유전체층(150)과 유사한 다중 필름층이다. 예를 들어, 상기 제3 유전체층(162)은 제1 금속 산화물층(164), 예를 들어 산화 아연층, 제2 금속 합금 산화물-함유층(166), 예를 들어 상기 금속 산화물층(164)상에 침착된 아연 스타네이트층, 및 상기 아연 스타네이트층(66)상에 침착된 제3 금속 산화물층(168), 예를 들어 또 다른 산화 아연층을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 금속 산화물층(164, 168)은 1 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 7 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 4 ㎚ 범위의 두께를 갖는다. 상기 금속 합금 산화물층(166)은 20 ㎚ 내지 40 ㎚, 예를 들어 25 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 30 ㎚ 내지 35 ㎚, 예를 들어 32 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다.
일례로, 상기 제3 유전체층(162)의 총 두께(예를 들어 상기 금속 산화물 및 금속 합금 산화물층들을 합한 두께)는 20 ㎚ 내지 45 ㎚, 예를 들어 30 ㎚ 내지 40 ㎚, 예를 들어 35 ㎚ 내지 40 ㎚, 예를 들어 39 ㎚의 범위이다.
제3 열 및/또는 방사선 반사 금속층(170)을 상기 제3 유전체층(162)상에 침착시킨다. 상기 제3 반사층(170)은 상기 제1 및 제2 반사층에 관하여 상기 논의된 물질들 중 어느 하나를 가질 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제3 반사층(170)은 10 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 12 ㎚ 내지 18 ㎚, 예를 들어 12 ㎚ 내지 16 ㎚, 예를 들어 14 ㎚ 내지 15.5 ㎚, 예를 들어 14.5 내지 15 ㎚, 예를 들어 14.8 ㎚ 범위의 두께를 갖는다. 상기 제3 금속층(170)은 연속층이다.
제3 프라이머층(172)을 상기 제3 반사층(170)상에 배치시킨다. 상기 제3 프라이머층(172)은 상기 제1 또는 제2 프라이머층에 관하여 상술한 바와 같을 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제3 프라이머층은 1 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 1 ㎚ 내지 4 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 3 ㎚, 예를 들어 2.8 ㎚ 범위의 두께를 갖는다.
제4 유전체층(174)을 상기 제3 반사층상에(예를 들어 상기 제3 프라이머 필름(172)상에) 배치시킨다. 상기 제4 유전체층(174)은 하나 이상의 금속 산화물 또는 금속 합금 산화물-함유층, 예를 들어 상기 제1 유전체층(140), 제2 유전체층(150) 또는 제3 유전체층(162)에 관하여 상기 논의된 바와 같은 것들을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 제4 유전체층(174)은 상기 제3 프라이머 필름(172)상에 침착된 제1 금속 산화물층(176), 예를 들어 산화 아연층, 및 상기 산화 아연층(176)상에 침착된 제2 금속 합금 산화물층(178), 예를 들어 아연 스타네이트층을 갖는 다중 필름층이다. 하나의 비제한적인 실시태양에서, 상기 금속 산화물층(176)은 1 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 5 ㎚ 내지 7 ㎚, 예를 들어 6 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 금속 합금 산화물층(178)은 5 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 10 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 15 ㎚ 내지 25 ㎚, 예를 들어 17 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 18 ㎚ 내지 20 ㎚, 예를 들어 19 ㎚의 범위의 두께를 가질 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 제4 유전체층(174)의 총 두께(예를 들어 상기 금속 산화물 및 금속 합금 산화물층을 합한 두께)는 15 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 20 ㎚ 내지 30 ㎚, 예를 들어 22 ㎚ 내지 26 ㎚, 예를 들어 24 ㎚ 내지 26 ㎚, 예를 들어 25 ㎚의 범위이다.
오버코트(180)를 상기 제4 유전체층(174)상에 배치시킬 수 있다. 상기 오버코트(180)는 하부 코팅층들을 기계적 및 화학적 공격으로부터 보호하는데 일조할 수 있다. 상기 오버코트(180)는 예를 들어 금속 산화물층 또는 금속 나이트라이드층일 수 있다. 예를 들어, 상기 오버코트(180)는 2 ㎚ 내지 10 ㎚, 예를 들어 2 ㎚ 내지 8 ㎚, 예를 들어 3 ㎚ 내지 7 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 6 ㎚, 예를 들어 4 ㎚ 내지 5 ㎚, 예를 들어 4.5 ㎚ 내지 5 ㎚ 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 강화 코팅층의 오버코트(180)는 상기 서냉 코팅층의 오버코트보다 더 두꺼울 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 상기 오버코트(80)는 티타니아를 포함한다.
본 발명의 적용
본 발명은 유리 제작자가 유리 공급자에게 비-강화성 코팅층(추가의 열 처리 없이 유리상에 최종적으로 사용하기 위한)을 갖는 서냉 코팅 유리 시트 및 추가의 열 처리, 예를 들어 강화가 가해질 수 있는 강화성 코팅층, 비-강화성 코팅층 및 유사한 심미적 및 광학적 성질을 갖는 강화 코팅층(강화 후)을 갖는 유리 시트(예를 들어 서냉 유리 시트)를 모두 제공하는 공급 체인을 크게 단순화시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 상기 유리 제작자는 본 발명의 비-강화성 코팅층을 갖는 서냉 유리 시트를 유리 공급자에게 제공할 수 있다. 이들 유리 시트를 통상적인 방식으로, 예를 들어 본 발명의 비-강화성 코팅층으로 통상적인 플로트 유리 리본을 코팅하고, 상기 코팅된 유리를 냉각되게 하고, 상기 유리를 소비자가 원하는 임의의 크기의 시트로 절단함으로써 제조할 수 있다. 상기 유리 제작자는 또한 상기 유리 공급자에게 본 발명의 강화성 코팅층을 갖는 유리 시트를 공급할 수 있다. 예를 들어, 플로트 유리 리본을 상술한 바와 같이 본 발명의 강화성 코팅층으로 코팅시킬 수 있다. 상기 강화성 코팅층을 갖는 유리 시트를 상기 유리 공급자에게 공급할 수 있다. 소비자가 특정 치수의 강화 코팅 유리 조각을 원하는 경우, 상기 유리 공급자는 상기 강화성 코팅층을 갖는 유리 시트를 상기 원하는 치수로 절단하고 이어서 상기 절단된 조각을 통상적인 방식으로 강화시킨다. 상기 강화 코팅층을 갖는 생성된 강화 유리 조각은 상기 비-강화성 코팅층을 갖는 비-강화 유리 조각과 유사한 심미적 및 광학적 특성을 가져서, 상기 두 유리 조각을 건물의 심미적 외관을 유지하면서 동일한 건물에 사용될 수 있게 한다.
하기 실시예는 본 발명의 다양한 실시태양들을 예시한다. 그러나, 본 발명을 이들 특정한 실시태양들로 제한하는 것은 아님은 물론이다.
실시예
하기 실시예에서, "T"는 물품을 통과하는 투과율을 지칭하고, "Rext"는 1번 표면으로부터 표준 IGU의 외부 반사율을 지칭하고, "Rint"는 내부(4번) 표면으로부터 상기 IGU의 반사율을 지칭하고, "Vis."는 가시광을 지칭하고, "SHGC"는 태양열 획득 계수를 지칭한다. "표준 IGU"는 2번 표면상에 코팅층과 함께, 6 ㎜ 두께 투명 유리의 외부 플라이, 6 ㎜ 투명 유리의 내부 플라이, 공기로 충전된 0.5 in(1.27 ㎝) 틈을 갖는다. "S.C. 은"은 "미임계" 두께를 의미한다(즉 상기 층은 연속층이 아니고 침착되어 불연속 코팅 영역을 형성하였다).
하기 실시예에서, 모든 두께는 달리 나타내지 않는 한 ㎚이다. 상기 코팅층들을 통상적인 에어코(Airco) MSVD 코터를 사용하여 침착시켰다.
색 좌표 a*, b* 및 L*은 통상적인 CIE(1931) 및 CIELAB 시스템의 좌표들이며, 이들은 당업자에 의해 이해될 것이다.
전체 스택의 광학 성질들을 최적화하고 조절할 수 있도록 전자기선에 대한 미임계층 구조물의 반응을 설계하기 위해서, 상기 미임계층을 2개의 이상화된(idealized) 층들로서 설계할 수 있다. 이들 이상화된 층은 상기 스택 중의 다른 층들처럼, 그들의 두께를 통해 균일한 광학 성질(즉 굴절률(n) 및 소광 계수(k))을 갖는다. 따라서, 실시예에서 지칭되는 두께는 이들 이상화된 층들의 두께이며 이들 층을 함유하는 주어진 코팅 스택의 광학 반응의 계산과 관련하여 의미가 있다.
또한, 하기 실시예에서 "미임계" 층과 관련된 두께 값들이 "유효 두께"이다. 상기 유효 두께를 상업적인 코터의 실제 코팅 속도보다 느린 기준 코팅 속도를 기준으로 계산할 수 있다. 예를 들어, 은층을 상업적인 코터와 동일한 코팅속도이지만 상기 상업적인 코터에 비해 감소된 선 속도(기준 코팅 속도)로 기판상에 적용한다. 상기 기준 코팅 속도로 침착된 코팅층의 두께를 측정하고 이어서 동일한 코팅속도이지만 상기 상업적인 코터의 보다 빠른 선 속도로 침착시킨 코팅층에 대한 "유효 두께"를 외삽한다. 예를 들어, 특정 코팅속도가 상기 상업적인 코터의 선속도의 1/10인 기준 코팅 속도에서 25 ㎚의 은 코팅층을 제공하는 경우, 동일한 코팅속도이나 상업적인 코터의 선 속도(즉 기준 코팅 실시보다 10배 더 빠른)에서 상기 은층의 "유효 두께"는 2.5 ㎚(즉 상기 두께의 1/10)인 것으로 외삽된다. 그러나, 인식되는 바와 같이, 상기 유효 두께(미임계 두께 이하)에서 상기 은층은 연속층이 아니고 오히려 은 물질의 불연속 영역을 갖는 불연속층일 것이다. 상기 미임계 은층의 두께를 조절하는 또 다른 방식은 상기 층을 침착시키는 캐쏘드에 적용되는 힘을 감소시키는 것이다. 예를 들어, 상기 코터를 상기 캐쏘드에 적용되는 힘으로 설정하여 공지된 코팅 두께를 제공할 수 있다. 이어서 상기 미임계 은층의 캐쏘드에 대한 힘을 감소시키고 상기 미임계 은층 두께를 상기 감소된 힘의 수준에 근거하여 외삽하였다. 또는, 일련의 샘플을 목적하는 L*, a* 및 b*가 성취될 때까지 상이한 힘 수준으로 생성시킬 수 있었다.
실시예 1
비-강화성 코팅층을 6 ㎜의 투명 플로트 유리(서냉 유리) 조각상에 통상적인 MSVD 코터(어플라이드 머티리얼스(Applied Materials)로부터 상업적으로 입수할 수 있음)에 의해 침착시켰다. 상기 코팅된 유리는 하기 구조를 가졌다:
Figure pat00001
상기 코팅된 유리 물품을 외부 플라이로서 표준 IGU에 통합시켰다(내부 플라이는 코팅되지 않은 6 ㎜ 투명 유리였다). 상기 측정된 태양광 조절 값들을 하기 표 1에 기재하고 광학 특성들을 하기 표 2에 기재한다.
Vis.
T		 Vis.
Rext		 Vis.
Rint		 태양광
T		 태양광
Rext		 태양광
Rint		 UV
T
SC
SHGC
54.0 19.3 16.1 24.5 37.3 33.6 11.2 0.335 0.2918
Trans.
L*		 Trans.
a*		 Trans.
b*		 Ref.
Ext.
L*		 Ref.
Ext.
a*		 Ref.
Ext.
b*		 Ref.
Int.
L*		 Ref.
Int.
a*		 Ref.
Int.
b*
78.59 -6.82 0.86 51.15 -2.83 -6.95 47.38 -6.63 -7.51
실시예 2
강화성 코팅층을 6 ㎜의 투명 플로트 유리 조각상에 통상적인 에어코 MSVD 코터에 의해 침착시켰다. 상기 코팅된 유리는 하기 구조를 가졌다:
Figure pat00002
상기 코팅된 유리 물품을 강화시키고 외부 플라이로서 표준 IGU에 통합시켰다(내부 플라이는 코팅되지 않은 6 ㎜ 스타파이어(등록상표) 유리였다). 상기 측정된 태양광 조절 값들을 하기 표 3에 기재하고 광학 특성들을 하기 표 4에 기재한다.
Vis.
T		 Vis.
Rext		 Vis.
Rint		 태양광
T		 태양광
Rext		 태양광
Rint		 UV
T
SC
SHGC
54.8 18.6 15.9 24.5 37.7 34.1 16.1 0.333 0.2900
Trans.
L*		 Trans.
a*		 Trans.
b*		 Ref.
Ext.
L*		 Ref.
Ext.
a*		 Ref.
Ext.
b*		 Ref.
Int.
L*		 Ref. Int.
a*		 Ref. Int.
b*
78.99 -5.88 0.65 50.42 -2.44 -8.45 47.02 -5.48 -7.47
당업자는 상기 설명에 개시된 개념으로부터 이탈됨 없이 본 발명에 대해 변형을 수행할 수 있음을 쉽게 알 것이다. 따라서, 본원에 상세히 개시된 특정 실시태양들은 단지 예시적일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 상기 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 그의 모든 등가물의 전체 폭에 의해 제공된다.

Claims (9)

  1. 기판; 및
    상기 기판의 적어도 일부상의 코팅 스택
    을 포함하는 코팅된 물품으로서,
    상기 코팅 스택은
    제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층의 적어도 일부상의 제1 연속 금속층;
    상기 제1 연속 금속층상의 제1 프라이머층;
    상기 제1 프라이머층의 적어도 일부상의 제2 유전체층;
    상기 제2 유전체층의 적어도 일부상의, 1.6 ㎚ 내지 2.1 ㎚ 범위의 두께를 갖는 제2 불연속 금속층;
    상기 제2 불연속 금속층의 적어도 일부상의, 1.8 ㎚ 내지 2.1 ㎚ 범위의 두께를 갖는 제2 프라이머층;
    상기 제2 프라이머층의 적어도 일부상의 제3 유전체층;
    상기 제3 유전체층의 적어도 일부상의 제3 연속 금속층;
    상기 제3 연속 금속층의 적어도 일부상의 제3 프라이머층; 및
    상기 제3 프라이머층의 적어도 일부상의 가장 바깥쪽 보호 코팅층
    을 포함하는, 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    보호 코팅층이 4 ㎚ 내지 5 ㎚ 범위의 두께를 갖는 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    보호 코팅층이 4.5 ㎚ 내지 5 ㎚ 범위의 두께를 갖는 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    강화 물품이고, 제2 불연속 금속층이 은을 포함하고, 제2 프라이머층이 티타니아를 포함하고, 보호 코팅층이 4 ㎚ 내지 5 ㎚ 범위의 두께를 갖는 티타니아를 포함하는 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    보호 코팅층이 티타니아를 포함하는 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    코팅이 강화성 코팅이고, 보호 코팅층이 4 ㎚ 내지 6 ㎚ 범위의 두께를 갖는 물품.
  7. 기판; 및
    상기 기판의 적어도 일부상의 코팅 스택
    을 포함하는 서냉(annealed) 코팅된 유리 시트이되,
    상기 코팅 스택이
    제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층의 적어도 일부상의 제1 연속 금속층;
    상기 제1 연속 금속층상의 제1 프라이머층;
    상기 제1 프라이머층의 적어도 일부상의 제2 유전체층;
    상기 제2 유전체층의 적어도 일부상의, 1.6 ㎚ 내지 2.1 ㎚ 범위의 두께를 갖는 제2 불연속 금속층;
    상기 제2 불연속 금속층의 적어도 일부상의, 1.8 nm 내지 2.1 nm의 두께를 갖는 제2 프라이머층;
    상기 제2 프라이머층의 적어도 일부상의 제3 유전체층;
    상기 제3 유전체층의 적어도 일부상의 제3 연속 금속층;
    상기 제3 연속 금속층의 적어도 일부상의 제3 프라이머층; 및
    상기 제3 프라이머층의 적어도 일부상의 가장 바깥쪽 보호 코팅층
    을 포함하는,
    서냉 코팅된 유리 시트를 제공하는 단계를 포함하는
    유리 시트의 제공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서냉 유리 시트를 최종 치수로 절단하여 건축용 투명재료를 형성시키는 것을 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    유리 시트를 절단하여 목적하는 최종 치수의 유리 조각을 형성시키고;
    상기 절단된 유리 조각을 강화시켜 강화 유리 조각을 형성시키고;
    상기 강화 유리 조각을 건축용 투명재료에 배치시키는 것을
    을 포함하는 방법.
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