WO2025180751A1

WO2025180751A1 - Fensterscheibe mit einer biegbaren emissivitätsmindernden beschichtung

Info

Publication number: WO2025180751A1
Application number: PCT/EP2025/052312
Authority: WO
Inventors: Jan Hagen; Sebastian Janzyk; Ben Schmidt; Anna NEFT
Original assignee: Saint Gobain Sekurit France SAS
Current assignee: Saint Gobain Sekurit France SAS
Priority date: 2024-02-28
Filing date: 2025-01-30
Publication date: 2025-09-04
Anticipated expiration: 2026-08-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fensterscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung, mindestens umfassend - eine Glasscheibe (2) und - eine emissivitätsmindernde Beschichtung (10) auf einer Oberfläche der Glasscheibe (2), wobei die emissivitätsmindernde Beschichtung (10) ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe (2) in der angegebenen Reihenfolge - eine dielektrische Blockerschicht (11) gegen Alkalidiffusion mit einem Brechungsindex von mindestens 1,9, - eine elektrisch leitfähige Schicht (13) auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids, - eine Barriereschicht (14) auf Basis eines Metalls mit einer Dicke von 12 nm bis 30 nm, welche optional vollständig oder teilweise oxidiert ist, - eine dielektrische obere Entspiegelungsschicht (15) mit einem Brechungsindex von höchstens 1,6 umfasst, wobei die Barriereschicht (14) auf Basis von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram und/oder Chrom ist ausgebildet ist, bevorzugt auf Basis von Titan.

Description

Fensterscheibe mit einer biegbaren emissivitätsmindernden Beschichtung

Die Erfindung betrifft eine Fensterscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung und ihre Verwendung.

Es ist bekannt, dass Fensterscheiben mit emissivitätsmindernden Beschichtungen ausgestattet werden können, um dem thermischen Komfort im durch die Fensterscheibe begrenzten Innenraum zu verbessern. Solche Beschichtungen sind auch als Wärmestrahlung reflektierende Beschichtungen, Beschichtungen niedriger Emissivität oder Low E- Beschichtungen bekannt und beispielsweise bei Fahrzeug-Dachscheiben gebräuchlich. Die emissivitätsmindernde Beschichtung wird insbesondere auf die innenraumseitige, gegenüber dem Innenraum exponierte Oberfläche der Fensterscheibe aufgebracht. Sie weist reflektierende Eigenschaften insbesondere im mittleren infraroten Spektralbereich auf und wirkt daher reflektierende gegenüber Wärmestrahlung. Bei geringen Außentemperaturen verringert die Beschichtung die Abstrahlung von Wärme aus dem Innenraum heraus und damit das Auskühlen des Innenraums. Bei hohen Außentemperaturen wirkt die Beschichtung teilweise auf die infraroten Strahlungsanteile der Sonneneinstrahlung und verringert insbesondere die Wärmestrahlung der erwärmten Fensterscheibe in den Innenraum hinein. Die IR-reflektierenden Eigenschaften werden typischerweise durch eine korrosionsbeständige, elektrisch leitfähige Schicht bereitgestellt, beispielsweise auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO) wie Indium-Zinn-Oxid (ITO). Außerdem sind meist dielektrische Schichten vorhanden, welche der Verbesserung der optischen Eigenschaften und/oder dem Schutz der leitfähigen Schicht dienen.

Emissivitätsmindernde Beschichtungen dieser Art sind in vielen Veröffentlichungen beschrieben worden. Lediglich beispielhaft sei auf WO2018206236A1 , WO2023237839A1 , US2015017355A1 und US2015291471A1 verwiesen.

WO2021105959A1 offenbart eine emissivitätsmindernde Beschichtung mit einer sehr dünnen metallischen Schicht oberhalb der TCO-Schicht mit einer Dicke von 3 nm bis 10 nm.

Fensterscheiben werden häufig einer Temperaturbehandlung unterzogen, beispielsweise um sie thermisch vorzuspannen. Insbesondere Fensterscheiben im Fahrzeugbereich sind darüber hinaus häufig gebogen, was ebenfalls bei erhöhten Temperauren erfolgt. Da die Beschichtung typischerweise auf die plane Scheibe vor der Temperaturbehandlung beziehungsweise dem Biegeprozess aufgebracht wird, stellt dies hohe Anforderungen an die Beschichtung. Die Beschichtung muss die Temperaturbehandlung und insbesondere den Biegeprozess überstehen, ohne dass sich Risse oder sonstige Beschädigungen ausbilden. Solche Risse sind insbesondere auf eine übermäßige Oxidation der TCO-Schicht bei der Temperaturbehandlung zurückzuführen.

Aus WO2013131667A1 ist eine biegbare emissivitätsmindernde Beschichtung bekannt, wobei die Biegbarkeit durch eine dielektrische Barriereschicht zur Regulierung von Sauerstoffdiffusion oberhalb der TCO-Schicht mit einer Dicke von 10 nm bis 40 nm sichergestellt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist diese Barriereschicht auf Basis von Siliziumnitrid ausgebildet, während alle weiteren Schichten oxidischer Natur sind. Dies erschwert den Herstellungsprozess durch Magnetron-Sputtern, weil beim Aufbringen der Beschichtung mit mehreren voneinander separierten Kammern mit unterschiedlichen Prozessgasen (Sauerstoff beziehungsweise Stickstoff) gearbeitet werden muss. Außerdem besteht bei der unmittelbar aufeinander folgenden Auftragung von oxidischen und nitridischen Schichten das Risiko, dass sich oxidisch-nitridische Mischphasen bilden, welche Undefinierte optische Eigenschaften aufweisen.

Aus EP3296275B1 ist eine Fahrzeugscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung bekannt, welche in Beispiel 7 („sample 7“) ausgehend von der Scheibenoberfläche eine Schicht aus TiÜ2 dotiert mit SiÜ2 (10 nm), eine Schicht aus SiÜ2 (35 nm), eine Schicht aus ITO (150 nm), eine Schicht aus ZrBO (30 nm) und eine Schicht aus SiÜ2 (30 nm) aufweist.

Aus W02008065962A1 ist eine Fensterscheibe IR-reflektierenden Beschichtung bekannt, welche in Figur 4 ausgehend von der Scheibenoberfläche eine TiO2-Schicht (9 nm), eine SiÜ2- Schicht (33 nm), eine TiO2-Schicht (104 nm), eine SiO2-Schicht (159 nm), eine TiO2-Schicht (95 nm), eine SiO2-Schicht (18 nm), eine TiO2-Schicht (36 nm), eine Ag-Schicht (12 nm), eine ITO-Schicht (73 nm), eine Ag-Schicht (16 nm), eine TiO2-Schicht (23 nm), eine SiO2-Schicht (108 nm) und eine TiO2-Schicht (92 nm) aufweist.

Es besteht Bedarf an Fensterscheiben mit emissivitätsmindernden Beschichtungen, welche temperbar, insbesondere biegbar sind und einfach herstellbar sind. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche verbesserte Fensterscheiben bereitzustellen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Fensterscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Fensterscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung umfasst mindestens:

- eine Glasscheibe und

- eine emissivitätsmindernde Beschichtung auf einer Oberfläche der Glasscheibe.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung umfasst ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe in der angegebenen Reihenfolge:

- eine dielektrische Blockerschicht gegen Alkalidiffusion mit einem Brechungsindex von mindestens 1 ,9,

- eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids,

- eine Barriereschicht auf Basis eines Metalls mit einer Dicke von 12 nm bis 30 nm, welche optional vollständig oder teilweise oxidiert ist,

- eine dielektrische obere Entspiegelungsschicht mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,6.

Durch die Barriereschicht auf Basis des Metalls wird die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis des transparenten leitfähigen Oxids (TCO, transparent conductive oxide) vor übermäßiger Oxidation geschützt, insbesondere während einer Temperaturbehandlung der beschichteten Glasscheibe, wie sie beispielweise beim thermischen Vorspannen oder bei einem Glasbiegeprozess auftritt. Die Dicke dieser Barriereschicht ist erfindungsgemäß derart gewählt, dass sie einerseits ausreichend dick ist, um die Oxidation der TCO-Schicht wirksam zu verringern, und andererseits ausreichend dünn, um die Lichttransmission nicht in kritischem Maße herabzusetzen. Gegenüber nitridischen Barriereschichten, wie sie im Stand der Technik bekannt sind (insbesondere auf Basis von Siliziumnitrid), hat die metallische Barriereschicht verfahrenstechnische Vorteile. So kann der Einsatz von Stickstoff als Prozessgas (zumindest bei dieser Schicht) vermieden werden, welches aufwändig vom Sauerstoff-Prozessgas der umliegenden Schichten getrennt werden müsste. Außerdem lassen sich viele Metalle mit deutlich höheren Abscheideraten aufsputtern als Siliziumnitrid, was einen geringeren Energieverbrauch zur Folge hat. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung. Die Barriereschicht wird typischerweise als metallische Schicht aufgebracht. Wird die Glasscheibe einer Temperaturbehandlung unterzogen (beispielsweise durch thermisches Vorspannen oder Glasbiegen), so kann die Barriereschicht dabei vollständig oder teilweise oxidiert werden, so dass sie im Endprodukt teilweise (das heißt über einen Teil ihrer Schichtdicke) oder vollständig (das heißt über ihre gesamte Schichtdicke) als Metalloxidschicht vorliegt. Auf der Oxidation der metallischen Barriereschicht beruht ein Teil ihrer Schutzwirkung gegenüber der TCO-Schicht, weil dadurch gleichsam Sauerstoff abgefangen wird, welcher dann nicht zur TCO-Schicht gelangen und diese oxidieren kann.

Die Fensterscheibe kann strukturell nur durch die Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung gebildet werden (Einfachverglasung). Es ist jedoch möglich, dass die Fensterscheibe eine weitere Scheibe umfasst (oder sogar mehrere weitere Scheiben), die mit der beschichteten Glasscheibe nach Art einer Isolierverglasung oder einer Verbundscheibe verbunden ist.

Die Fensterscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung (beispielsweise eines Gebäudes oder Fahrzeugs) einen Innenraum von einer äußeren Umgebung abzutrennen. Die Glasscheibe (und ebenso etwaige weitere Scheiben der Fensterscheibe) weist eine außenseitige Oberfläche und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht. Diese innenraumseitige Oberfläche der Glasscheibe ist besonders bevorzugt auch die innenraumseitige, gegenüber dem Innenraum exponierte Oberfläche der gesamten Fensterscheibe. Die emissivitätsmindernde Beschichtung kann ihre Wirkung dann optimal entfalten, weil sie gleichsam zwischen Fensterscheibe und dem durch diese begrenzten Innenraum angeordnet ist und auf die gesamte, von der Fensterscheibe ausgehende Wärmestrahlung wirken kann.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung kann alternativ aber auch auf der außenseitigen Oberfläche der Glasscheibe angeordnet sein, welche dann bevorzugt auch die außenseitige, gegenüber der äußeren Umgebung exponierte Oberfläche der gesamten Fensterscheibe ist. Dies kann insbesondere im Architekturbereich sinnvoll sein, beispielsweise als Antikondensationsbeschichtung.

Die erfindungsgemäße Fensterscheibe ist bevorzugt eine Fahrzeugscheibe, beispielsweise eine Windschutzscheibe, Seitenscheibe, Dachscheibe oder Heckscheibe eines Fahrzeugs. Die Fensterscheibe ist dazu bevorzugt entweder als monolitische Glasscheibe (strukturell gebildet nur aus der beschichteten Glasscheibe, welche dann bevorzugt thermisch vorgespannt ist) oder als Verbundscheibe ausgebildet, wobei die Glasscheibe über eine thermoplastische Schicht mit einer weiteren Scheibe verbunden ist. Da Fahrzeugscheiben typischerweise gebogen sind, ist die erfindungsgemäße biegbare emissivitätsmindernde Beschichtung besonders vorteilhaft. Die Fensterscheibe kann jedoch grundsätzlich auch im Architekturbereich eingesetzt werden, beispielsweise als Fenster- oder Türscheibe eines Gebäudes oder eines Innenraums oder als Glasfassade.

Die erfindungsgemäße emissivitätsmindernden Beschichtung ist ein Dünnschichtstapel, also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten. Sie ist insbesondere transparent, so dass die Lichttransmission der Fensterscheibe nicht übermäßig herabgesetzt wird und eine Durchsicht durch die Fensterscheibe möglich ist.

Emissivitätsmindernde Beschichtungen sind auch als Wärmestrahlung reflektierende Beschichtungen, Beschichtungen niedriger Emissivität oder Low E-Beschichtungen (low emissivity) bekannt. Mit Emissivität wird das Maß bezeichnet, welches angibt, wie viel Wärmestrahlung die Scheibe in Einbaulage im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (einem schwarzen Körper) in einen Innenraum abgibt. Emissivitätsmindernde Beschichtungen haben die Funktion, die Einstrahlung von Wärme in den Innenraum zu vermeiden (IR-Anteile der Sonnenstrahlung und insbesondere die thermische Strahlung der Scheibe selbst) und ebenso die Abstrahlung von Wärme aus dem Innenraum heraus. Sie weisen reflektierende Eigenschaften gegenüber infraroter Strahlung auf, insbesondere gegenüber Wärmestrahlung im Spektralbereich von 5 pm - 50 pm (vgl. auch Norm DIN EN 12898:2019-06). Dadurch wird der thermische Komfort im Innenraum wirkungsvoll verbessert. Die emissivitätsmindernden Beschichtungen können bei hohen Außentemperaturen und Sonneneinstrahlung die von der gesamten Scheibe in Richtung des Innenraums abgestrahlte Wärmestrahlung zumindest teilweise reflektieren. Bei niedrigen Außentemperaturen können sie die aus dem Innenraum abgestrahlte Wärmestrahlung reflektieren und somit die Wirkung der kalten Scheibe als Wärmesenke verringern. Die innenraumseitige Emissivität der erfindungsgemäßen Fensterscheibe beträgt bevorzugt kleiner oder gleich 40%, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 35%, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 30%. Mit innenraumseitiger Emissivität wird dabei der normale Emissionsgrad bei 283 K nach der Norm DIN EN 12898:2019-06 verstanden.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung ist typischerweise vollflächig auf der Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht. Eventuell kann ein umlaufender Randbereich und/oder andere lokal begrenzte Bereiche, die beispielsweise zur Datenübertragung dienen, unbeschichtet sein. Der beschichtete Anteil der Substratoberfläche beträgt bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90%. Eine vollflächige emissivitätsmindernde Beschichtung ist aber bevorzugt.

Brechungsindizes sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben. Der Brechungsindex ist grundsätzlich unabhängig von der Messmethode. Er kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Ellipsometer sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Sentech.

Die optische Dicke ist das Produkt aus der geometrischen Dicke und dem Brechungsindex (bei 550 nm). Die optische Dicke einer Schichtenfolge berechnet sich als Summe der optischen Dicken der Einzelschichten.

Die Angabe von Schichtdicken oder Dicken beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die geometrische Dicke einer Schicht. Ist stattdessen die optische Dicke gemeint, so ist dies explizit angegeben. Die optische Dicke im Sinne der Erfindung ergibt sich als Produkt aus der geometrischen Dicke und dem Brechungsindex bei 550 nm.

Die in der vorliegenden Beschreibung genannten Oxide, Nitride und Carbide können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch ober überstöchiometrisch abgeschieden sein hinsichtlich des Sauerstoff-, Stickstoff- beziehungsweise Kohlenstoffgehalts. Dies gilt auch dann, wenn bei der Beschreibung der Materialien der Einfachheit und des besseren Verständnisses halber stöchiometrische Summenformeln angegeben sind.

Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von der Glasscheibe entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter von der Glasscheibe entfernt angeordnet ist als die erste Schicht.

Ist eine Schicht (Dünnschicht) einer Beschichtung auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material (mehr als 50 Atom-%), insbesondere im Wesentlichen aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen.

Die Materialien können Dotierungen aufweisen, insbesondere Aluminium, Bor, Antimon, Zirkonium oder Titan. Durch die Dotierungen können an sich dielektrische Materialien mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit versehen werden. Der Fachmann wird sie hinsichtlich Ihrer Funktion dennoch als dielektrische Schichten identifizieren, wie es im Bereich der dünnen Schichten üblich ist. Das Material der dielektrischen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit (Kehrwert des spezifischen Widerstands) von kleiner 10'⁴ S/m auf. Das Material der elektrisch leitfähigen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit von größer 10⁴ S/m auf.

Durch die dielektrische Blockerschicht wird die Diffusion von Alkali-Ionen aus der Glasscheibe in das Schichtsystem reduziert oder unterbunden. Alkali-Ionen können die Eigenschaften der Beschichtung negativ beeinflussen. Weiterhin trägt die Blockerschicht zur Einstellung der optischen Eigenschaften des Gesamtschichtaufbaus vorteilhaft bei. Der Brechungsindex der Blockerschicht beträgt erfindungsgemäß mindestens 1 ,9 (das heißt größer oder gleich 1 ,9), bevorzugt von 1 ,9 bis 2,5. Die Blockerschicht ist bevorzugt die unterste Schicht des Schichtstapels, hat also direkten Kontakt zur Substratoberfläche, wo sie ihre Wirkung optimal entfalten kann.

Die Blockerschicht ist bevorzugt auf Basis eines Oxids, eines Nitrids oder eines Carbids ausgebildet, bevorzugt von Wolfram, Chrom, Niob, Tantal, Zirkonium, Hafnium, Titan, Silizium oder Aluminium, beispielsweise Oxide wie WO3, Nb20s, Bi20s, TiÜ2, Ta2Os, ZrÜ2, HfÜ2 SnÜ2 oder ZnSnOx, oder Nitride wie AIN oder SiaN^ Die Blockerschicht ist besonders bevorzugt aus Basis von Siliziumnitrid (SisN^ ausgebildet, womit besonders gute Ergebnisse erzielt werden. Das Siliziumnitrid kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Aluminium (SisN^AI), Titan (SisN^Ti), Zirkonium (SisN^Zr) oder Bor (SisN^B).

Bei einer Temperaturbehandlung nach dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtung kann das Siliziumnitrid teilweise oxidiert werden. Eine als SisN4 abgeschiedene Blockerschicht enthält dann nach der Temperaturbehandlung Si_xN_yOz, wobei der Sauerstoffgehalt typischerweise von 0 Atom-% bis 35 Atom-% beträgt.

Die Dicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 10 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 40 nm, beispielsweise von 25 nm bis 35 nm. Das ist vorteilhaft im Hinblick auf die Blockerwirkung gegen Alkalidiffusion und die optischen Eigenschaften der Fensterscheibe. Die optische Dicke der Blockerschicht der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 20 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt von 40 nm bis 80 nm, beispielsweise von 50 nm bis 70 nm.

Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids (TCO- Schicht) stellt die IR-reflektierenden Eigenschaften der emissivitätsmindernden Beschichtung bereit. TCO-Schichten sind korrosionsbeständig und können auf exponierten Oberflächen eingesetzt werden. Der Brechungsindex der TCO-Schicht beträgt bevorzugt von 1 ,7 bis 2,3.

Die elektrisch leitfähige Schicht ist bevorzugt auf Basis von Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide) ausgebildet, was sich besonders bewährt hat, insbesondere aufgrund eines geringen spezifischen Widerstands und einer geringen Streuung hinsichtlich des Flächenwiderstands. Die leitfähige Schicht kann alternativ aber auch beispielsweise auf Basis von Indium-Zink- Mischoxid (IZO), Gallium-dotiertes Zinnoxid (GZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, SnO2:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, SnO2:Sb) oder Niob-dotiertes Titanoxid (TiÜ2:Nb) ausgebildet sein.

Die Dicke der TCO-Schicht beträgt bevorzugt von 30 nm bis 150 nm, besonders bevorzugt von 50 nm bis 130 nm, beispielsweise von 60 nm bis 120 nm. Damit werden besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit erreicht bei gleichzeitiger hinreichender optischer T ransparenz.

Die Barriereschicht ist erfindungsgemäß auf Basis eines Metalls ausgebildet. Die Barriereschicht schützt die TCO-Schicht vor übermäßiger Oxidation insbesondere während einer Wärmebehandlung beim Herstellungsprozess, wobei sie vollständig oder teilweise oxidiert werden kann, so dass im Endprodukt statt einer rein metallischen Barriereschicht eine vollständig oder teilweise oxidierte Barriereschicht vorliegen kann.

Das Metall, auf dessen Basis die Barriereschicht ausgebildet ist, sollte korrosionsbeständig sein, so dass die emissivitätsmindernde Beschichtung auf einer exponierten Oberfläche der Fensterscheibe eingesetzt werden kann. Das Metall ist erfindungsgemäß Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram oder Chrom, oder Mischungen oder Legierungen davon. Bevorzugt ist Titan. Das Titan kann dotiert oder legiert sein, beispielsweise mit Silizium, Aluminium, Zirkonium, Niob oder Chrom. In einer bevorzugten Ausgestaltung steht die Barriereschicht mit der TCO-Schicht in direktem Kontakt, so dass keine weiteren Schichten zwischen Barriereschicht und TCO-Schicht angeordnet sind. Die Schutzwirkung der Barriereschicht gegenüber der TCO-Schicht ist dann besonders wirksam.

Die Dicke der Barriereschicht beträgt erfindungsgemäß von 12 nm bis 30 nm. Dünnere Barriereschichten sind nicht ausreichend, um die TCO-Schicht vor Oxidation zu schützen, während dickere Barriereschichten eine zu starke Lichtabsorption aufweisen und die Lichttransmission der Fensterscheibe zu stark herabsetzen. Die Dicke der Barriereschicht beträgt bevorzugt von 12 nm bis 25 nm, besonders bevorzugt von 15 nm bis 25 nm, ganz besonders bevorzugt von 15 nm bis 20 nm. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Schutz der TCO-Schicht vor Oxidation und eine hohe Transparenz.

Die obere Entspiegelungsschicht wirkt antireflektierend, so dass Reflexionen an der beschichteten Scheibenoberfläche verringert werden und die Lichttransmission durch die Scheibe erhöht wird. Sie fördert außerdem einen neutralen Farbeindruck. Der Brechungsindex der oberen Entspiegelungsschicht beträgt erfindungsgemäß höchstens 1 ,6 (das heißt kleiner oder gleich 1 ,6), bevorzugt von 1 ,3 bis 1 ,6.

Die obere Entspiegelungsschicht ist bevorzugt auf Basis eines Oxids oder Fluorids ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid, Magnesiumfluorid oder Kalziumfluorid, insbesondere auf Basis von Siliziumoxid (SiÜ2). Das Siliziumoxid kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Aluminium (SiO2:AI), mit Bor (SiO2:B), mit Titan (SiÜ2:Ti) oder mit Zirkonium dotiert (SiO2:Zr).

Die Dicke der oberen Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 30 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 40 nm bis 100 nm, beispielsweise von 50 nm bis 70 nm. Damit werden gute antireflektierende Eigenschaften und eine neutrale Farbgebung erreicht. Die optische Dicke der oberen Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 40 nm bis 300 nm, besonders bevorzugt von 60 nm bis 150 nm.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Blockerschicht und der elektrisch leitfähigen Schicht eine dielektrische untere Entspiegelungsschicht angeordnet. Dadurch können Reflexionen an der beschichteten Scheibenoberfläche weiter verringert werden und die Lichttransmission weiter verbessert werden sowie ein neutraler Farbeindruck gefördert werden. Der Brechungsindex der unteren Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt höchstens 1 ,6 (das heißt kleiner oder gleich 1 ,6), besonders bevorzugt von 1 ,3 bis 1 ,6.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung umfasst dann ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe in der angegebenen Reihenfolge:

- die dielektrische Blockerschicht gegen Alkalidiffusion,

- die dielektrische untere Entspiegelungsschicht,

- die TCO-Schicht,

- die Barriereschicht auf Basis eines Metalls,

- die dielektrische obere Entspiegelungsschicht.

Die untere Entspiegelungsschicht ist bevorzugt auf Basis eines Oxids oder Fluorids ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid, Magnesiumfluorid oder Kalziumfluorid, insbesondere auf Basis von Siliziumoxid (SiÜ2). Das Siliziumoxid kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Aluminium (SiO2:AI), mit Bor (SiO2:B), mit Titan (SiÜ2:Ti) oder mit Zirkonium dotiert (SiO2:Zr).

Die Dicke der unteren Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 5 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 10 nm bis 40 nm, beispielsweise von 20 nm bis 40 nm. Damit werden gute antireflektierende Eigenschaften und eine neutrale Farbgebung erreicht. Die optische Dicke der unteren Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 7 nm bis 75 nm, besonders bevorzugt von 15 nm bis 60 nm.

Die obere Entspiegelungsschicht kann die oberste Schicht der Beschichtung sein. Sie weist dann den größten Abstand zur Oberfläche der Glasscheibe auf und ist die abschließende Schicht des Schichtstapels, die freiliegend, exponiert sowie für Personen zugänglich und berührbar ist. Es ist aber auch möglich, dass oberhalb der oberen Entspiegelungsschicht eine oder mehrere weitere Einzelschichten angeordnet sind. Eine solche weitere Schicht (Deckschicht) kann beispielsweise zur Verbesserung des Kratzschutzes und/oder der Abriebfestigkeit dienen und auf Basis von Zirkoniumoxid, Titanoxid, Titan-Zirkonium-Oxid, Silizium-Zirkonium-Oxid oder Hafniumoxid ausgebildet sein und eine Dicke von 1 nm bis 10 nm aufweisen, insbesondere von 2 nm bis 5 nm. Auch eine photokatalytische Schicht zur Selbstreinigung kann als oberste Schicht (Deckschicht) eingesetzt werden und auf Basis von Titanoxid ausgebildet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht die Beschichtung nur aus den beschriebenen Schichten und enthält keine weiteren Schichten. Die emissivitätsmindernde Beschichtung besteht dann aus den folgenden Schichten in der angegebenen Reichenfolge ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe:

- die Blockerschicht gegen Alkalidiffusion,

- optional (und bevorzugt) die untere Entspiegelungsschicht,

- die TCO-Schicht,

- die Barriereschicht,

- die obere Entspiegelungsschicht,

- optional die Deckschicht.

In einer ersten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Fensterscheibe eine monolithische Glasscheibe (Einzelglasscheibe) und strukturell allein aus der Glasscheibe mit der emissitivitätsmindernden Beschichtung gebildet. Die Glasscheibe ist dabei bevorzugt vorgespannt, insbesondere thermisch vorgespannt, um Stabilität und Bruchfestigkeit zu verbessern und im Falle von Glasbruch das Verletzungsrisiko zu minimieren. Eine solche Einzelglasscheibe kann beispielweise als Fensterscheibe von Fahrzeugen eingesetzt werden (insbesondere als Seitenscheibe oder Heckscheibe, aber auch als Dachscheibe) oder als Fensterscheibe von gebäudeähnlichen Einrichtungen, beispielsweise Gartenlauben, landwirtschaftlichen Einrichtungen (wie Scheunen) oder jagdlichen Einrichtungen (wie Ansitzkanzeln).

Die Glasscheibe weist dabei bevorzugt eine Dicke von 2 mm bis 10 mm auf, insbesondere von 3 mm bis 6 mm.

In einer zweiten Ausgestaltung ist die Fensterscheibe als Verbundscheibe ausgebildet. Dabei ist die von der emissivitätsmindernden Beschichtung abgewandte Oberfläche der Glasscheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht mit einer weiteren Glasscheibe verbunden. Eine solche Verbundscheibe kann insbesondere als Fahrzeugscheibe eingesetzt werden (beispielweise als Windschutzscheibe oder Dachscheibe, aber auch als Seitenscheibe oder Heckscheibe). Die Verbundscheibe kann alternativ aber auch alleinstehend als Fensterscheibe von gebäudeähnlichen Einrichtungen, beispielsweise Gartenlauben, landwirtschaftlichen Einrichtungen (wie Scheunen) oder jadglichen Einrichtungen (wie Ansitzkanzeln) eingesetzt werden, oder als Bestandteil einer Isolierverglasung als Fenster-, Tür- oder Fassadenscheibe eines Gebäudes. Die Verbundscheibe kann auch beispielsweise als Ofentür oder Kühlschranktür oder Bestandteil davon eingesetzt werden.

Die Glasscheibe mit der erfindungsgemäßen Beschichtung bildet dabei bevorzugt die Innenscheibe der Verbundscheibe, während die weitere Glasscheibe die Außenscheibe bildet. Die Fensterscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung den Innenraum (beispielsweise eines Gebäudes oder Fahrzeugs) gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Glasscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Glasscheibe bezeichnet.

Die Erfindung umfasst also auch eine Verbundscheibe, welche eine weitere Glasscheibe (insbesondere als Außenscheibe) und die erfindungsgemäße Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung (insbesondere als Innenscheibe) umfasst, welche über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei die emissivitätsmindernde Beschichtung auf der von der Zwischenschicht abgewandten Oberfläche der Glasscheibe angeordnet ist.

Die beiden Glasscheiben weisen dabei bevorzugt jeweils eine Dicke von 0,5 mm bis 5 mm auf, insbesondere von 1 mm bis 3 mm.

Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus mindestens einer thermoplastischen Folie (Verbindungsfolie) ausgebildet, insbesondere auf Basis von PVB, EVA oder PU. Damit ist gemeint, dass die Folie größtenteils aus dem besagten Polymer besteht (Anteil größer als 50 Gew.-%). Die Folie kann außer dem Polymer weitere Zusätze enthalten, insbesondere Weichmacher. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zur Zwischenschicht hingewandte Oberfläche der weiteren Glasscheibe (insbesondere Außenscheibe) mit einer Sonnenschutzbeschichtung (solar control coating) versehen. Eine Sonnenschutzbeschichtung wirkt reflektierend gegenüber infraroten Anteilen der Sonnenstrahlung und kann dadurch die Erwärmung der Fensterscheibe (und damit die Emissivität) reduzieren sowie die Erwärmung des Innenraums durch direkte Sonneneinstrahlung.

Die Sonnenschutzbeschichtung enthält bevorzugt mindestens eine IR-reflektierende Schicht auf Basis eines Metalls, insbesondere auf Basis von Silber. Die IR-reflektierende Schicht enthält bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Paladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Die Dicke der Silberschicht beträgt üblicherweise von 5 nm bis 20 nm

Außer der metallischen Schicht sind typischerweise dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen vorhanden. Dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen werden im Folgenden auch als dielektrische Schichtmodule bezeichnet. Die Sonnenschutzbeschichtung umfasst jeweils n metallische Schichten und (n+1) dielektrische Schichtmodule, wobei die dielektrischen Schichtmodule und die metallischen Schichten alternierend angeordnet sind, so dass jede metallische Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichtmodulen angeordnet ist und zwischen benachbarten metallischen Schichten jeweils ein Schichtmodul angeordnet ist. Die Zahl n ist hierbei eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 (n > 1).

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sonnenschutzbeschichtung Beschichtung mindestens zwei metallische Schichten auf (n > 2), beispielsweise genau zwei metallischen Schichten (n = 2), oder sogar mindestens drei metallische Schichten (n > 3), beispielsweise genau drei metallische Schichten (n = 3). Durch eine Mehrzahl von metallischen Schichten kann die IR-reflektierende Wirkung verbessert werden, ohne die Lichttransmission zu sehr zu reduzieren, weil die einzelnen metallischen Schichten dünner ausgebildet werden können. Andererseits sollte die Anzahl der metallischen Schichten nicht zu groß werden, um den Produktionsaufwand gering zu halten.

Die Schichtmodule können, unabhängig voneinander, als einzelne dielektrische Schichten oder als dielektrische Schichtenfolgen (also eine Mehrzahl aufeinanderfolgender dielektrische Schichten) ausgebildet sein. Gebräuchliche dielektrische Schichten eines solchen Dünnschichtstapels sind beispielsweise:

Entspiegelungsschichten, welche die Reflexion von sichtbarem Licht senken und somit die Transparenz der beschichteten Scheibe erhöhen, beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (Sisl^U), Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Titanoxid (TiCh), Aluminiumnitrid (AIN) oder Zinnoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 10 nm bis 100 nm;

- Anpassungsschichten, welche die Kristallinität der elektrisch leitfähigen Schicht verbessern, beispielsweise auf Basis von Zinkoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm;

Glättungsschichten, welche die Oberflächenstruktur für die darüberliegenden Schichten verbessern, beispielsweise auf Basis eines nichtkristallinen Oxids von Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und/oder Indium, insbesondere auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm.

Die Sonnenschutzbeschichtung kann optional Blockerschichten umfassen, welche die metallischen Schichten vor Degeneration schützen. Blockerschichten sind typischerweise sehr dünne metallhaltige Schichten auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom, Zirkonium oder Legierungen davon mit Schichtdicken von beispielsweise 0,1 nm bis 0,5 nm.

Die Sonnenschutzbeschichtung ist bevorzugt vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereich, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Fensterscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Sonnenschutzbeschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Sonnenschutzbeschichtung im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist. Bevorzugt sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen.

Die Sonnenschutzbeschichtung kann auch in die thermoplastische Zwischenschicht eingelagert sein, statt auf der Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht zu sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie (bevorzugt auf Basis von PET), welche zwischen zwei thermoplastische Verbindungsfolien eingelegt ist.

In einer dritten Ausgestaltung ist die Fensterscheibe als Isolierglasscheibe ausgebildet. Dabei ist die erfindungsgemäße Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung im Randbereich über einen rahmenartigen Abstandshalter mit einer weiteren Glasscheibe verbunden, so dass zwischen den beiden Scheiben ein Hohlraum gebildet wird. Der Hohlraum ist typischerweise mit Inertgas gefüllt. Die emissivitätsmindernde Beschichtung ist bevorzugt auf der vom Abstandshalter abgewandten Oberfläche der Glasscheibe angeordnet. Die Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung bildet bevorzugt die Innenscheibe der Isolierglasscheibe, während die weitere Glasscheibe die Außenscheibe bildet. Auf hier ist es möglich, dass die weitere Glasscheibe mit einer Sonnenschutzbeschichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet ist, bevorzugt auf ihrer zum Abstandshalter hingewandten Oberfläche. Solche Isolierglasscheiben können beispielsweise als Fenster-, Tür- oder Fassadenscheibe (Glasfassade) eines Gebäudes eingesetzt werden. Die Isolierglasscheibe kann auch beispielsweise als Ofentür oder Kühlschranktür eingesetzt werden.

Die beiden Glasscheiben weisen dabei bevorzugt jeweils eine Dicke von 1 mm bis 10 mm auf, insbesondere von 3 mm bis 8 mm.

Die Fensterscheibe kann plan sein, wie es beispielsweise im Architekturbereich üblich ist oder auch bei Fahrzeugscheiben für Busse, Züge oder Traktoren auftritt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Fensterscheibe aber gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist. Typische Krümmungsradien liegen im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die emissivitätsmindernde Beschichtung einem Biegeprozess unterzogen werden kann. Bei der damit verbundenen Temperaturbehandlung wird die TCO-Schicht durch die Barriereschicht vor übermäßiger Oxidation geschützt, die sich ansonsten beispielsweise in Form von Rissen der Beschichtung zeigen würde. Dabei wird die Barriereschicht oxidiert. Bei einer gebogenen Fensterscheibe ist die Barriereschicht daher typischerweise vollständig oder teilweise oxidiert.

Die Glasscheibe ist bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Glasscheibe kann grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) gefertigt sein oder transparenten Kunststoffen („organischen Gläsern“, beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat). Selbiges gilt für eine etwaige weitere Glasscheibe als Teil der erfindungsgemäßen Fensterscheibe.

Die erfindungsgemäße Fensterscheibe ist bevorzugt transparent, so dass zumindest eine gewisse Durchsicht durch die Fensterscheibe möglich ist. Der Grad dieser Durchsicht hängt jedoch sehr vom konkreten Einsatzzweck der Fensterscheibe ab. So ist bei Fensterscheiben im Architekturbereich und für gewissen Fahrzeugscheiben (insbesondere Windschutzscheiben und vordere Seitenscheiben) eine hohe Lichttransmission üblich oder sogar gesetzlich vorgeschrieben. Die Lichttransmission der Fensterscheibe beträgt in diesen Fällen bevorzugt größer 70%. Bei anderen Fahrzeugscheiben (insbesondere Dachscheiben, Heckscheiben und hintere Seitenscheiben) ist mitunter eine starke Tönung üblich. Die Lichttransmission der Fensterscheibe beträgt in diesen Fällen bevorzugt größer 2% und beispielsweise weniger als 30% oder sogar weniger als 10%. Der Begriff Lichttransmission (Gesamttransmission) bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Eine Tönung kann dadurch erreicht werden, dass die Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung getönt oder gefärbt ist - im Falle von Verbundscheiben alternativ oder zusätzlich dadurch, dass die weitere Glasscheibe und/oder die Zwischenschicht getönt oder gefärbt ist.

Die erfindungsgemäße Fensterscheibe wird hergestellt, indem die Glasscheibe bereitgestellt wird und mit der emissivitätsmindernden Beschichtung versehen wird. Das Zurechtschneiden der Glasscheibe auf die endgültigen Abmessungen kann vor oder nach der Beschichtung erfolgen.

Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge: a) Bereitstellen einer Glasscheibe, b) Aufbringen einer emissivitätsmindernden Beschichtung auf einer Oberfläche der Glasscheibe, wobei b.1. eine dielektrische Blockerschicht gegen Alkalidiffusion mit einem

Brechungsindex von mindestens 1 ,9, b.2. optional eine dielektrische untere Entspiegelungsschicht mit einem

Brechungsindex von höchstens 1 ,6, b.3. eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids, b.4. eine Barriereschicht auf Basis von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob,

Tantal, Wolfram und/oder Chrom mit einer Dicke von 12 nm bis 30 nm und b.5. eine dielektrische obere Entspiegelungsschicht mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,6, b.6. optional eine dielektrische Deckschicht in der angegebenen Reihenfolge abgeschieden werden,

Die Glasscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung wird im Anschluss optional einem thermischen Transformationsprozess (insbesondere einem thermischen Vorspannprozess oder einem Biegeprozess) unterzogen, wobei die Barriereschicht teilweise oder vollständig oxidiert wird.

In einer bevorzugten Verfahrensführung werden außer den angegebenen Schichten keine weiteren Schichten auf der Oberfläche der Glasscheibe abgeschieden.

Der optionale thermische Transformationsprozess geht mit einer Temperaturbehandlung einher, typischerweise bei Temperaturen über 500 °C. Bevorzugt wird ein solcher Transformationsprozess durchgeführt, insbesondere als Glasbiegeprozess. Wird das Verfahren ohne einen solchen Transformationsprozess durchgeführt, so liegt die Barriereschicht im finalen Produkt weiterhin als Schicht auf Basis des Metalls vor, ohne Oxidation.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung wird bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die jeweilige Scheibenoberfläche aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Grundsätzlich können die Beschichtungen aber auch beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), beispielsweise plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD), durch Aufdampfen oder durch Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) aufgebracht werden. Selbiges gilt für eine etwaige Sonnenschutzbeschichtung auf einer weiteren Glasscheibe, die Teil der Fensterscheibe ist.

Soll die Fensterscheibe gebogen sein, so wird die Glasscheibe (vor oder nach dem Beschichten, bevorzugt nach dem Beschichten) einem Biegeprozess unterzogen. Ist die Fensterscheibe eine Verbundscheibe, so werden die Außenscheibe und die Innenscheibe bevorzugt gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.

Ist die Fensterscheibe eine Verbundscheibe, so wird die Glasscheibe mit der weiteren Glasscheibe über die Zwischenschicht verbunden. Dabei kommen an sich bekannte Verfahren zum Einsatz, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Glasscheiben erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Das Laminieren erfolgt bevorzugt nach einem etwaigen Glasbiegeprozess. Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln zu Lande, zu Wasser oder in der Luft. Bevorzugt ist die Verwendung als Fahrzeugscheibe, beispielsweise als Windschutzscheibe, Seitenscheibe, Dachscheibe oder Heckscheibe, insbesondere als Fahrzeug-Dachscheibe. Das Fahrzeug ist dabei beispielsweise ein Flugzeug oder Hubschrauber, ein Schiff, ein Schienenfahrzeug oder ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus oder ein land- oder bauwirtschaftliches Nutzfahrzeug, wobei Kraftfahrzeuge bevorzugt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensterscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Z aus Figur 1 ,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensterscheibe mit der emissivitätsmindernden Beschichtung.

Figur 1 und Figur 2 zeigen je ein Detail einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe. Es handelt sich dabei um eine monolithische Glasscheibe (Einzelglasscheibe), welche strukturell aus einer einzelnen Glasscheibe 2 gebildet wird. Die Glasscheibe 2 besteht aus Kalk-Natron-Glas und weist beispielsweise eine Dicke von 3,5 mm auf. Die Glasscheibe 2 ist mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung 10 versehen.

Die Fensterscheibe ist beispielsweise als Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs versehen. Sie ist typischerweise gebogen, auch wenn sie der Einfachheit halber in der Figur plan dargestellt ist. Die Beschichtung 10 ist auf der innenraumseitigen Oberfläche der Glasscheibe 2 aufgebracht, welche in Einbaulage dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt ist. Diese innenraumseitige Oberfläche ist typischerweise konkav gebogen, während die gegenüberliegende außenseitige Oberfläche konvex gebogen ist.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung 10 ist dazu geeignet und vorgesehen, bei hohen Außentemperaturen die von der erwärmten Glasscheibe 2 ausgehende Wärmestrahlung zu reflektieren und damit die Erwärmung des Fahrzeug-Innenraums zu vermindern. Bei niedrigen Außentemperaturen verringert sie die Abstrahlung von Wärme aus dem Fahrzeug-Innenraum heraus. Die Beschichtung 10 verbessert dadurch den thermischen Komfort im Fahrzeug- Innenraum.

Die emissivitätsmindernde Beschichtung 10 besteht ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe 2 in der angegebenen Reihenfolge aus:

- einer dielektrischen Blockerschicht 11 gegen Alkalidiffusion,

- einer dielektrischen unteren Entspiegelungsschicht 12, - einer elektrisch leitfähigen Schicht 13 auf Basis eines TCO,

- einer Barriereschicht 14 auf Basis eines Metalls und

- einer dielektrischen oberen Entspiegelungsschicht 15.

Die Blockerschicht 11 ist aus Aluminium-dotiertem Siliziumnitrid ausgebildet (SisN^AI) und weist eine Dicke von beispielsweise 30 nm auf. Ihr Brechungsindex beträgt 2,0. Die untere Entspiegelungsschicht 12 ist aus Aluminium-dotiertem Siliziumoxid ausgebildet (SiO2:AI) und weist eine Dicke von beispielsweise 17 nm auf. Ihr Brechungsindex beträgt 1 ,45. Die elektrisch leitfähige Schicht 13 ist aus Indium-Zinn-Oxid (ITO, indium tin oxide) ausgebildet und weist eine Dicke von beispielsweise 72 nm auf. Die Barriereschicht 14 ist auf Basis von Titan (Ti) ausgebildet und weist eine Dicke von beispielsweise 20 nm auf. Die obere Entspiegelungsschicht 15 ist aus Aluminium-dotiertem Siliziumoxid ausgebildet (SiO2:AI) und weist eine Dicke von beispielsweise 57 nm auf. Ihr Brechungsindex beträgt 1 ,45.

Beim Biegeprozess wird die Glasscheibe 2 erhöhten Temperaturen ausgesetzt und anschließend schnell abgekühlt, um sie mit einer thermischen Vorspannung zu versehen. Dabei besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die elektrisch leitfähige Schicht 13 übermäßig oxidiert wird, was sich beispielsweise anhand von Rissen in der Beschichtung 10 nach dem Biegen zeigt. Die erfindungsgemäße Barriereschicht 14 verhindert diese Oxidation wirksam und verleiht der Beschichtung 10 ihre Biegbarkeit. Das ist der große Vorteil der erfindungsgemäßen Barriereschicht 14.

Die Blockerschicht 11 verhindert die Diffusion von Alkali-Ionen aus der Glasscheibe 2 in die Beschichtung 10. Die elektrisch leitfähige Schicht 13 stellt die IR-reflektierenden Eigenschaften bereit, so dass die Beschichtung 10 Wärmestrahlung reflektierend wirken kann. Die obere Entspiegelungsschicht 15 führt zu einer verminderten Reflexion und einer erhöhten Lichttransmission, so dass die Beschichtung 10 insgesamt transparent ist und bedenkenlos auf Fensterscheiben angewendet werden kann. Die untere Entspiegelungsschicht 12 ist nicht zwingend erforderlich, um die Beschichtung 10 als emissivitätsmindernde Beschichtung einsetzen zu können. Sie ist jedoch bevorzugt, da sie zu einer weiteren Entspiegelung und somit zu einer höheren Lichttransmission beitragen kann und zu einer neutraleren Farbgebung.

Bei der Temperaturbehandlung wird die Barriereschicht 14 typischerweise vollständig oder teilweise oxidiert. Die Barriereschicht 14 wird als reine oder dotierte Titanschicht (Ti-Schicht) auf der Glasscheibe 2 abgeschieden. Im gebogenen Endprodukt kann sie aber als Titanoxidschicht (TiCh-Schicht) vorliegen (vollständige Oxidation) oder ein Teil der Gesamtschichtdicke kann als Ti-Schicht und ein anderer Teil als TiO2-Schicht vorliegen (teilweise Oxidation).

Für die verwendeten Oxide und Nitride wurden hier der besseren Verständlichkeit halber stöchiometrische Summenformeln angegeben. Damit soll nicht ausgesagt werden, dass die Schichten zwingend stöchiometrisch ausgebildet sein müssen. Sie können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch in Bezug auf den Sauerstoffbeziehungsweise Stickstoffgehalt ausgebildet sein.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensterscheibe. Die Fensterscheibe ist als Verbundscheibe ausgebildet aus einer Glasscheibe mit der erfindungsgemäßen Beschichtung 10, die als Innenscheibe fungiert und einer Außenscheibe 1 , die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind.

Die Glasscheibe 2 besteht aus Kalk-Natron-Glas und weist eine Dicke von beispielsweise 1 ,6 mm auf. Die Außenscheibe 1 besteht ebenfalls aus Kalk-Natron-Glas und weist eine Dicke von beispielsweise 2,1 mm auf. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie ausgebildet mit einer Dicke von 0,76 mm.

Die Fensterscheibe ist als Dachscheibe eines Fahrzeugs vorgesehen. Sie ist typischerweise gebogen, auch wenn sie der Einfachheit halber in der Figur plan dargestellt ist. Die Beschichtung 10 ist auf der innenraumseitigen Oberfläche der Glasscheibe 2 aufgebracht, welche in Einbaulage dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt ist. Diese innenraumseitige Oberfläche ist typischerweise konkav gebogen.

Die Außenscheibe 1 ist mit einer Sonnenschutzbeschichtung 20 versehen, welche auf ihrer zur Zwischenschicht 3 hingewandten Oberfläche aufgebracht ist. Ein umlaufender Randbereich ist dabei unbeschichtet, so dass die Sonnenschutzbeschichtung 20 keinen Kontakt zur umgebenden Atmosphäre hat. Die Sonnenschutzbeschichtung ist beispielsweise gebildet aus drei Silberschichten und vier dielektrischen Schichtenfolgen, die alternierend angeordnet sind. Die Sonnenschutzbeschichtung reflektiert infrarote Anteile der Sonnenstrahlung und führt damit zu einer verringerten Erwärmung der Fensterscheibe und des Fahrzeug-Innenraums. Beispiele

Es wurden Testscheiben hergestellt mit einer Glasscheibe 2 aus Kalk-Natron-Glas und einer emissivitätsmindernden Beschichtung 10, die durch Magnetronsputtern auf der Glasscheibe 2 abgeschieden wurde. Die Schichtdicken und Materialien der erfindungsgemäßen Beispiele

1 und 2 sowie der Vergleichsbeispiele 1-4 sind den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.

Tabelle 1

Tabelle 2 Die Scheiben wurden dann einem Biegeprozess unterzogen. In Tabelle 3 sind Beobachtungen an den Scheiben nach dem Biegeprozess zusammen: die Anzahl der Risse, die in der Beschichtung 10 auftraten, sowie die Lichttransmission TL, die Lichtreflexion R und die Lichtabsorption AL.

Tabelle 3

Bei den Vergleichsbeispielen 1-3 wurde eine Barriereschicht 14 auf Basis von Titan eingesetzt, allerdings mit einer geringeren Dicke als erfindungsgemäß gefordert. Es ist deutlich zu erkennen, dass derartig dünne Barriereschichten nicht geeignet sind, die TCO- Schicht vor Oxidation zu schützen. Es treten auf der analysierten Fläche 100 Risse oder sogar deutlich mehr auf. Die Beschichtung 10 hat den Biegeprozess nicht unbeschadet überstanden.

Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 2 ist die Anzahl der Risse signifikant reduziert. Sofern überhaupt Risse zu beobachten waren, traten diese derart selten auf, dass die Beschichtung 10 als biegbar charakterisiert werden kann. Gleichzeitig sind die Barriereschichten aber ausreichend dünn, so dass die Lichtreflexion und die Lichtabsorption nicht übermäßig gesteigert werden und eine vergleichsweise hohe Lichttransmission erreicht wird.

Das Vergleichsbeispiel 4 wies keine Barriereschicht 14 auf Basis eines Metalls auf, sondern eine Barriereschicht 14‘ auf Basis von Siliziumnitrid, wie in WO2013131667A1 vorgeschlagen. Auch hier ist eine gute Biegbarkeit zu beobachten - die Beschichtung 10 weist nach dem Biegen nur wenige Risse auf. Die erfindungsgemäße metallische Barriereschicht 14 weist aber demgegenüber insbesondere verfahrenstechnische Vorteile auf. Metallische Barriereschichten 14 können mit höheren Abscheideraten aufgesputtert werden. Außerdem kommen die Abscheidung ohne Stickstoff-Prozessgas aus, welches ansonsten aufwändig vom Sauerstoff-Prozessgas der umliegenden Schichten getrennt werden müsste.

Bezugszeichenliste:

(1) Außenscheibe

(2) Glasscheibe

(3) thermoplastische Zwischenschicht

(10) emissivitätsmindernde Beschichtung

(11) Blockerschicht gegen Alkalidiffusion

(12) untere Entspiegelungsschicht

(13) elektrisch leitfähige Schicht auf Basis eines TCO (TCO-Schicht)

(14) Barriereschicht auf Basis eines Metalls

(14‘) Barriereschicht auf Basis von Siliziumnitrid

(15) obere Entspiegelungsschicht

(20) Sonnenschutzbeschichtung

(Z) vergrößerter Ausschnitt

Claims

Patentansprüche

1 . Fensterscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung, mindestens umfassend

- eine Glasscheibe (2) und

- eine emissivitätsmindernde Beschichtung (10) auf einer Oberfläche der Glasscheibe (2), wobei die emissivitätsmindernde Beschichtung (10) ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe (2) in der angegebenen Reihenfolge

- eine dielektrische Blockerschicht (11) gegen Alkalidiffusion mit einem Brechungsindex von mindestens 1 ,9,

- eine elektrisch leitfähige Schicht (13) auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids,

- eine Barriereschicht (14) auf Basis eines Metalls mit einer Dicke von 12 nm bis 30 nm, welche optional vollständig oder teilweise oxidiert ist,

- eine dielektrische obere Entspiegelungsschicht (15) mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,6 umfasst, wobei die Barriereschicht (14) auf Basis von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram und/oder Chrom ist ausgebildet ist, bevorzugt auf Basis von Titan.

2. Fensterscheibe nach Anspruch 1 , wobei die Barriereschicht (14) mit der elektrisch leitfähigen Schicht (13) in direktem Kontakt steht.

3. Fensterscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der Barriereschicht (14) von 15 nm bis 25 nm beträgt, bevorzugt von 15 nm bis 20 nm.

4. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das transparente leitfähige Oxid Indium-Zinn-Oxid (ITO) ist.

5. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (13) eine Dicke von 30 nm bis 150 nm aufweist, bevorzugt von 50 nm bis 130 nm.

6. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Blockerschicht (11) auf Basis von Siliziumnitrid ausgebildet ist, welches optional teilweise oxidiert ist.

7. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Blockerschicht (11) eine Dicke von 10 nm bis 50 nm aufweist, bevorzugt von 20 nm bis 40 nm.

8. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die obere

Entspiegelungsschicht (15) auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet ist.

9. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die obere

Entspiegelungsschicht (15) eine Dicke von 30 nm bis 200 nm aufweist, bevorzugt von 40 nm bis 100 nm.

10. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen der Blockerschicht (11) und der elektrisch leitfähigen Schicht (13) eine dielektrische untere Entspiegelungsschicht (12) mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,6 angeordnet ist, welche bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet ist und eine Dicke von 5 nm bis 50 nm aufweist, besonders bevorzugt von 10 nm bis 40 nm.

11. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche als Verbundscheibe ausgebildet ist, wobei die von der emissivitätsmindernden Beschichtung (10) abgewandte Oberfläche der Glasscheibe (2) über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) mit einer Außenscheibe (1) verbunden ist.

12. Fensterscheibe nach Anspruch 11 , wobei die zur Zwischenschicht (3) hingewandte Oberfläche der Außenscheibe (1) mit einer Sonnenschutzbeschichtung (20) versehen ist, welche mindestens eine Schicht auf Basis von Silber enthält.

13. Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welche gebogen ist, wobei die Barriereschicht (14) vollständig oder teilweise oxidiert ist.

14. Verfahren zur Herstellung einer Fensterscheibe mit einer emissivitätsmindernden Beschichtung, mindestens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge:

(1) Bereitstellen einer Glasscheibe (2),

(2) Aufbringen einer emissivitätsmindernden Beschichtung (10) auf einer Oberfläche der Glasscheibe (2), wobei a. eine dielektrische Blockerschicht (11) gegen Alkalidiffusion mit einem Brechungsindex von mindestens 1,9, b. eine elektrisch leitfähige Schicht (13) auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids, c. eine Barriereschicht (14) auf Basis von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram und/oder Chrom mit einer Dicke von 12 nm bis 30 nm, d. eine dielektrische obere Entspiegelungsschicht (15) mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,6, in der angegebenen Reihenfolge auf der Oberfläche abgeschieden werden,

(3) optional Ausführung eines thermischen Transformationsprozesses, insbesondere eines thermischen Vorspannprozesses oder Biegeprozess, wobei die

Barriereschicht (14) teilweise oder vollständig oxidiert wird.

15. Verwendung einer Fensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Fahrzeugscheibe, insbesondere als Fahrzeug-Dachscheibe.