ИЗДЕЛИЕ С НИЗКОЭМИССИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ, СОДЕРЖАЩИМ ПОГЛОЩАЮЩИЙ СЛОЙ ПОВЕРХ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО ОТРАЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C03C17/36 

Изобретение относится к изделию с покрытием, содержащему низкоэмиссионное (low-E) покрытие. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой low-E покрытия находится выше функционального слоя (ИК-отражающего слоя) и предназначен для придания покрытию повышенного коэффициента наружного отражения (например, в теплоизоляционном стеклопакете) и/или повышенного коэффициента отражения видимого света со стороны стекла (например, при измерении на монолитной форме) и хорошей селективности. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой является металлическим или по существу металлическим и находится непосредственно над и в контакте с нижним из двух ИК-отражающих слоев. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой на основе нитрида (например, нитрида кремния или подобного) находится непосредственно над и в контакте с поглощающим слоем, чтобы уменьшить или предотвратить его окисление во время термообработки (например, отпуска, моллирования и/или закалки), тем самым позволяя достичь предсказуемой окраски, высоких значений коэффициента наружного отражения и/или хорошей селективности после термообработки. Изделия с покрытием согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут применяться в контексте теплоизоляционных стеклопакетов, автомобильных окон, других типов окон или в любой другой подходящей области.

Предпосылки изобретения

Изделия с покрытием известны в технике как применяющиеся в области окон, как теплоизоляционные стеклопакеты, окна автомобилей и/или подобное. Известно, что в некоторых случаях желательно проводить термообработку (например, отпуск, моллирование и/или закалку) таких изделий с покрытием в целях отпуска, гибки и т. п. в некоторых типичных случаях.

В некоторых ситуациях разработчики изделий с покрытием часто стремятся к комбинации высокого наружного отражения в эстетических целях в сочетании с хорошей селективностью, желательным пропусканием видимого света, низкой излучательной способностью (или низким коэффициентом излучения) и низким поверхностным сопротивлением слоя (R_s). Низкая излучательная способность (low-E) и низкое поверхностное сопротивление слоя позволяют таким изделиям с покрытием блокировать значительное количество ИК-излучения, снижая, например, нежелательный нагрев транспортного средства или внутренних помещений здания. Однако термообработка изделий с покрытием типично требует применения температур по меньшей мере 580°C, более предпочтительно по меньшей мере примерно 600°C и еще более предпочтительно по меньшей мере 620°C. Использование таких высоких температур (например, в течение 5-10 минут или больше) часто приводит к разрушению покрытий, нежелательно низкому коэффициенту наружного отражения видимого света и/или к значительному нежелательному ухудшению одной или более вышеуказанных желательных характеристик.

Патентный документ US 2005/0202254, также от авторов настоящей заявки введенный в настоящий документ ссылкой, раскрывает изделие с покрытием, имеющее следующие слои на стеклянной основе, в направлении от стеклянной основы наружу:

Слой

Стеклянная основа

TiO₂

Si₃N₄

ZnO

Ag

NiCrO_x

SnO₂

Si₃N₄

SnO₂

ZnO

Ag

NiCrO_x

SnO₂

Si₃N₄

Хотя вышеуказанное изделие с покрытием поддается термообработке и имеет много желательных и хороших характеристик, оно все же имеет проблемы, связанные с его нежелательно низким коэффициентом наружного отражения видимого света, когда изделие с покрытием используется в теплоизоляционном стеклопакете. В частности, в патенте US 2005/0202254 утверждается, что теплоизоляционные стеклопакеты, имеющие покрытие, способны иметь коэффициент отражения видимого света с наружной стороны стекла всего 1-12%.

Как другой пример, хотя изделие с покрытием согласно патенту US 8017243 имеет много желательных и хороших характеристик, его проблемой является нежелательно низкий коэффициент отражения видимого света снаружи или со стороны стекла. В частности, таблицы в патенте ′243 показывают, что теплоизоляционные стеклопакеты с покрытием способны иметь коэффициент отражения видимого света с наружной стороны стекла всего 1-14% (смотри значения RgY).

Как другой пример, хотя изделие с покрытием согласно патенту US 7419725 имеет много желательных и хороших характеристик, его проблемой является нежелательно низкий коэффициент отражения снаружи или со стороны стекла. В частности, примеры 1-2 в патенте ′725 показывают, что такие теплоизоляционные стеклопакеты, имеющие покрытие, способны иметь коэффициент отражения видимого света с наружной стороны стекла всего от 16,9 до 17,7% (смотри значения RgY).

Учитывая вышесказанное, специалистам должно быть ясно, что в данной области имеется потребность в изделии с покрытием, имеющем более желательные оптические характеристики (например, более высокий коэффициент отражения видимого света с наружной стороны стекла в теплоизоляционном стеклопакете в сочетании с низкой излучательной способностью и желательным пропусканием видимого света).

Суть иллюстративных вариантов осуществления изобретения

Изобретение относится к изделию с покрытием, содержащему low-E покрытие. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой low-E покрытия находится над функциональным слоем (ИК-отражающим слоем) и предназначен для придания покрытию повышенного коэффициента наружного отражения видимого света (например, в теплоизоляционном стеклопакете) и/или повышенного коэффициента отражения видимого света со стороны стекла (например, измеренного на монолитной форме), в сочетании с желаемым пропусканием видимого света, селективностью, низким SHGC (Solar Heat Gain Coefficient, коэффициент теплопритока от солнечной радиации) и низкой излучательной способностью. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой является металлическим или по существу металлическим и расположен непосредственно над и в контакте с нижним из двух ИК-отражающих слоев. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления металлический или по существу металлический поглощающий слой (например, NiCr) имеет толщину примерно 25-50 ангстрем (Å). Неожиданно было обнаружено, что это увеличивает коэффициент наружного отражения видимого света в случае теплоизоляционных стеклопакетов и/или увеличивает коэффициент отражения видимого света со стороны стекла при измерении на монолитной форме, одновременно позволяя все же получать желательное пропускание видимого света и низкий коэффициент излучения. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой на основе нитрида (например, нитрида кремния или подобного) находится непосредственно над и в контакте с поглощающим слоем, чтобы уменьшить или предотвратить его окисление во время термообработки (например, отпуска, моллирования и/или закалки), тем самым позволяя достичь после термообработки предсказуемой окраски, высоких значений наружного отражения и/или хорошей селективности. Изделия с покрытием согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут применяться в контексте теплоизоляционных стеклопакетов, автомобильных окон, других типов окон или в любой другой подходящей области.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дается изделие с покрытием, включающее покрытие, нанесенное на стеклянную основу, причем покрытие содержит: первый и второй отражающие инфракрасное излучение (ИК) слои, содержащие серебро, причем первый ИК-отражающий слой находится ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой, и причем первый ИК-отражающий слой, содержащий серебро, находится над и в прямом контакте со слоем, содержащим оксид цинка; по существу металлический поглощающий слой, находящийся над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем; слой, содержащий нитрид, находящийся над и в прямом контакте с по существу металлическим поглощающим слоем; слой, содержащий оксид металла, находящийся над слоем, содержащим нитрид; по меньшей мере один диэлектрический слой, находящийся над вторым ИК-отражающим слоем; причем покрытие имеет поверхностное сопротивление слоя меньше или равное 3,0 Ом/квадрат, и изделие с покрытием при измерении на монолите имеет пропускание видимого света примерно 20-70% и коэффициент отражения видимого света со стороны стекла по меньшей мере 20%. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления изделие с покрытием может быть термообработанным (например, отпущенным, то есть отпуск проводится, когда покрытие находится на стеклянной основе). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления изделие с покрытием может находиться в теплоизоляционном стеклопакете.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 является видом в разрезе изделия с покрытием согласно одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигура 2 является видом в разрезе теплоизоляционного стеклопакета согласно одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления изобретения

Описываемые здесь изделия с покрытием могут применяться в таких областях, как теплоизоляционные стеклопакеты, окна автомобилей, монолитные архитектурно-строительные окна, окна в жилых домах, и/или в любых других подходящих приложениях, которые включают одинарные стеклянные основы или несколько стеклянных основ.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения покрытие содержит два слоя серебра, хотя настоящее изобретение никоим образом этим не ограничено.

Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения термообработанные (HT) и/или не подвергавшиеся термообработке изделия с покрытием, содержащим несколько ИК-отражающих слоев (например, два разнесенных слоя на основе серебра), способны иметь поверхностное сопротивление слоя (Rs) меньше или равное 3,0 (более предпочтительно меньше или равное 2,5, еще более предпочтительно меньше или равное 2,0 и наиболее предпочтительно меньше или равное 1,7 Ом/квадрат). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления после и/или перед термообработкой (HT) и при измерении в монолитной форме настоящие изделия с покрытием способны иметь пропускание видимого света (III.C, 2 градуса) примерно 20-70%, более предпочтительно примерно 30-60%, еще более предпочтительно примерно 35-55% и наиболее предпочтительно примерно 40-50%. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления (термообработанных или не подвергавшихся термообработке) при соединении с другой стеклянной основой, чтобы образовать теплоизоляционный стеклопакет, теплоизоляционные стеклопакеты с покрытием, согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, способны иметь пропускание видимого света примерно 20-70%, более предпочтительно примерно 30-60%, еще более предпочтительно примерно 35-55%, более предпочтительно примерно 40-50% и наиболее предпочтительно примерно 41-46%. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления после и/или перед термообработкой (HT) и при измерении в монолитной форме коэффициент отражения видимого света со стороны стекла (RgY %) значительно выше (например, по меньшей мере примерно на 5% больше, более предпочтительно по меньшей мере примерно на 10% или на 15% выше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки (RfY %). Например, если коэффициент отражения видимого света со стороны стекла равен 24%, а коэффициент отражения видимого света со стороны пленки равен 12%, то коэффициент отражения видимого света со стороны стекла на 12% больше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки (24%-12%=12%). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения после и/или перед термообработкой (HT) и при измерении в монолитной форме настоящие изделия с покрытием способны иметь коэффициент отражения видимого света со стороны стекла (RgY %) по меньшей мере 20%, более предпочтительно 20-50%, более предпочтительно примерно 20-40%, более предпочтительно примерно 20-35%, еще более предпочтительно примерно 22-35% и наиболее предпочтительно примерно 24-30%. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления (термообработанных или не подвергавшихся термообработке) при соединении с другой стеклянной основой, чтобы образовать теплоизоляционный стеклопакет, теплоизоляционные стеклопакеты с покрытием, согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, способны иметь коэффициент отражения видимого света со стороны стекла (RgY %) по меньшей мере 20%, более предпочтительно примерно 20-50%, более предпочтительно примерно 20-40%, более предпочтительно примерно 20-35%, еще более предпочтительно примерно 22-35%, более предпочтительно примерно 23-30% или примерно 24-29% и наиболее предпочтительно примерно 25-27%. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления покрытие также способно придавать теплоизоляционным стеклопакетам величину SHGC менее 0,27, более предпочтительно менее 0,25 и наиболее предпочтительно менее 0,24 в комбинации с любым из описываемых здесь вариантов осуществления.

Термин "термообработка" и "тепловая обработка", как он используется здесь, означает нагрев изделия до достаточной температуры, чтобы осуществить отпуск, моллирование и/или закалку содержащего стекло изделия. Это определение охватывает, например, нагревание изделия с покрытием в шкафу или печи до температуры по меньшей мере примерно 580°C, более предпочтительно по меньшей мере примерно 600°C в течение достаточного времени, чтобы позволить провести отпуск, моллирование и/или закалку. В некоторых случаях HT может длиться по меньшей мере примерно 4 или 5 минут. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием могут быть или не быть термообработанными.

Фигура 1 является видом в поперечном разрезе изделия с покрытием согласно одному иллюстративному неограничивающему варианту осуществления настоящего изобретения. Изделие с покрытием содержит основу 1 (например, бесцветную, зеленую, бронзовую или сине-зеленую стеклянную основу толщиной примерно от 1,0 до 10,0 мм, более предпочтительно примерно от 1,0 мм до 7,0 мм, еще более предпочтительно толщиной примерно 5-7 мм с типичной толщиной около 6 мм) и low-E покрытие (или слоистую систему) 30, находящуюся на основе 1 непосредственно или опосредованно. Покрытие (или слоистая система) 30 включает в себя, например: нижний диэлектрический слой 3, имеющий в основе или содержащий нитрид кремния, который может представлять собой Si₃N₄ (который может быть или не быть легирован другими материалами, такими как алюминий в некоторых типичных случаях), обогащенный кремнием для снижения мутности, или, в других вариантах осуществления настоящего изобретения, нитридом кремния любой другой подходящей стехиометрии, первый нижний диэлектрический контактный слой 7 (который контактирует с нижним ИК-отражающим слоем 9), первый проводящий, предпочтительно металлический, отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой 9, металлический или по существу металлический поглощающий слой 4 (например, состоящий из или включающий NiCr или подобное), который находится выше и в прямом контакте с ИК-отражающим слоем 9), диэлектрический слой 14, имеющий в основе и/или содержащий нитрид кремния, который находится выше и в прямом контакте с поглощающим слоем 4, промежуточный слой 15, имеющий в основе и/или включающий оксид олова, второй нижний диэлектрический контактный слой 17 (который контактирует с ИК-отражающим слоем 19), второй проводящий и предпочтительно металлический ИК-отражающий слой 19, верхний контактный слой 21 (который контактирует с ИК-отражающим слоем 19), диэлектрический слой 23 и, наконец, защитный диэлектрический слой 25. "Контактные" слои 7, 17 и 21 контактируют, каждый, с по меньшей мере одним ИК-отражающим слоем (например, со слоем на основе Ag). Вышеуказанные слои 3-25 создают low-E (то есть низкоизлучательное) покрытие 30, которое находится на стеклянной или пластмассовой основе 1. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления диэлектрический слой с высоким показателем преломления (например, слой TiO₂) между нижним ИК-отражающим слоем 9 и стеклянной основой 1 отсутствует ("слой с высоким показателем" означает слой, у которого показатель преломления n больше чем примерно 2,15).

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления проблема, решаемая изобретением, состоит в том, как создать покрытие, имеющее большую разницу между отражением со стороны стекла (RgY) и отражением со стороны пленки (RfY), применяя, например, затем термообработку (например, отпуск). Типично в структурах с двойным серебряным покрытием разница между значением коэффициента отражения со стороны стекла и со стороны пленки мала. Большая разница желательно из эстетических соображений для некоторых промышленных рынков, как некоторые сегменты коммерческого рынка. Таким образом, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения были разработаны изделия с покрытием, имеющие высокое, зеркальное отражение видимого света со стороны стекла, но сохраняющие одновременно низкое отражение видимого света со стороны пленки. Хотя в прошлом на это были способны некоторые покрытия с единственным слоем серебра, некоторые иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к покрытиям с несколькими слоями серебра, способным создавать такой эффект. Недостаток таких покрытий с одним слоем серебра состоит в том, что они обычно имеют довольно высокий коэффициент теплопритока от солнечной радиации (SHGC), 0,29, и не могут соответствовать стандарту энергетического кодекса SHGC<0,25, предлагаемому там, где обычными являются высокие интенсивности солнечного излучения. Некоторые иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения отвечают стандарту энергетического кодекса, давая SHGC примерно 0,23, сохраняя одновременно обсуждаемую здесь эстетически желательную высокую разницу коэффициентов отражения. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, используя металлический или по существу металлический "поглощающий" слой NiCr вместо "прозрачного" слоя NiCrO_x выше нижнего серебряного слоя, можно получить высокую разницу между RgY и RfY после термообработки. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, чтобы предотвратить существенное окисление NiCr в NiCrO_x выше нижнего серебряного слоя в процессе нагрева, непосредственно на поглощающий слой NiCr осаждают слой нитрида, например нитрида кремния. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления, чтобы минимизировать или уменьшить мутность и сохранить оптические свойства при нагревании, можно ввести небольшое количество азота (50 мл) в поглощающий слой непосредственно над нижним слоем серебра. Азот слабо влияет непосредственно на оптические свойства NiCr, но позволяет ему оставаться металлическим или по существу металлическим при нагревании.

В случае монолитных форм изделие с покрытием содержит всего одну стеклянную основу 1, как показано на фигуре 1. Однако монолитные изделия с покрытием согласно изобретению могут использоваться в таких устройствах, как многослойные ветровые стекла автомобилей, теплоизоляционные стеклопакеты и т.п. Что касается теплоизоляционных стеклопакетов, теплоизоляционный стеклопакет может содержать две разделенные стеклянные основы. Один пример теплоизоляционного стеклопакета показан и описан, например, в патенте US 7189458, описание которого настоящим введено ссылкой. Типичный теплоизоляционный стеклопакет может включать, например, покрытую стеклянную основу 1, показанную на фигуре 1, соединенную с другой стеклянной основой посредством прокладки(ок), уплотнительного материала(ов) или подобного, оставляя между ними промежуток. Этот промежуток между основами в вариантах осуществления, относящихся к стеклопакету, в некоторых случаях может быть заполнен газом, таким как аргон (Ar). Типичный теплоизоляционный стеклопакет может содержать две разделенные прозрачные стеклянные основы толщиной каждая примерно 3-7 мм (например, 6 мм), одна из которых в некоторых типичных случаях имеет здесь покрытие 30, причем зазор между основами может составлять примерно от 5 до 30 мм, более предпочтительно примерно от 10 до 20 мм и наиболее предпочтительно примерно 12 мм. В некоторых типичных случаях покрытие 30 может быть нанесено на внутреннюю поверхность любой основы, обращенной к зазору, однако в предпочтительных вариантах осуществления покрытие 30 находится на внутренней поверхности наружной стеклянной основы 1, как показано на фигуре 2. Один пример теплоизоляционного стеклопакета показан также на фигуре 2 и может включать, например, покрытую стеклянную основу 1, показанную на фигуре 1, соединенную с другой стеклянной основой 2 посредством прокладки(ок), уплотнительного материала(ов) или подобного, оставляя между ними промежуток 6. Этот промежуток 6 между основами в вариантах осуществления, относящихся к стеклопакету, в некоторых случаях может быть заполнен газом, таким как аргон (Ar). Зазор 6 в различных вариантах осуществления настоящего изобретения может или нет находиться под давлением ниже атмосферного.

Согласно также фигуре 2, типичный теплоизоляционный стеклопакет может содержать две разделенные стеклянные основы (1 и 2) каждая толщиной около 6 мм, одна из которых в некоторых типичных случаях имеет здесь покрытие 30, причем зазор 6 между основами может составлять примерно от 5 до 30 мм, более предпочтительно примерно от 10 до 20 мм и наиболее предпочтительно примерно 12-16 мм. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления покрытие 30 наносится на внутреннюю поверхность наружной стеклянной основы 1, как показано на фигуре 2 (то есть на поверхность № 2, считая снаружи), хотя в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения оно может быть предусмотрено на другой основе 2.

Поглощающий слой 4 в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения находится над и в прямом контакте с нижним ИК-отражающим слоем 9. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой 14, находящийся непосредственно над и в контакте с поглощающим слоем 4, является слоем на основе нитрида и по существу или полностью неокисленным. Это выгодно тем, что помогает предотвратить (или уменьшить вероятность) окисление поглощающего слоя во время термообработки, тем самым способствуя лучшему выполнению поглощающим слоем одной из предназначенных для него функций, в частности поглощения по меньшей мере части (например, по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 10%) видимого света. Следует понимать, что если слой становится слишком окисленным во время термообработки или подобного, он больше не может действовать как надлежащий поглощающий слой.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения поглощающий слой 4 может состоять из или включать Ni и/или Cr (например, NiCr с любым подходящим отношением Ni:Cr). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления желательно, чтобы поглощающий слой 4 содержал 0-10% кислорода, более предпочтительно 0-5% кислорода и наиболее предпочтительно 0-2% кислорода (в атомных %). Кроме того, в поглощающем слое 4 может иметься 0-20% азота, более предпочтительно 1-15% азота и наиболее предпочтительно 1-10% азота (в атомных %). Хотя NiCr (например, возможно нитрированный в некоторых иллюстративных вариантах осуществления) является предпочтительным материалом для поглощающего слоя 4, можно вместо или в дополнение к Ni и/или Cr использовать и другие материалы. Например, в некоторых других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения поглощающий слой 4 может состоять из или включать Ni, Cr, NiCrN_x, CrN, ZrN или подобное. В вариантах осуществления без термообработки любой из вышеуказанных материалов может использоваться для абсорбирующего/поглощающего слоя 4, как и другие материалы, такие как Ti, Zr, NiO_x или подобное.

Поглощающий слой 4 low-E покрытия позволяет придать покрытию и/или изделию с покрытием (в том числе теплоизоляционному стеклопакету в некоторых вариантах осуществления) повышенный коэффициент отражения видимого света снаружи (и/или со стороны стекла) (например в теплоизоляционном стеклопакете), в сочетании с желаемым пропусканием видимого света, селективностью, низким SHGC и низкой излучательной способностью. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления металлический или по существу металлический поглощающий слой 4 (например, NiCr) тоньше, чем верхний контактный слой 21 и имеет толщину примерно 25-80 ангстрем (Å), более предпочтительно примерно 25-50 Å, более предпочтительно примерно 30-40 Å и наиболее предпочтительно примерно 33-37 Å (например, толщину примерно 35 Å). Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления поглощающий слой 4 является металлическим или лишь чуть окисленным, тогда как верхний контактный слой 21 является значительно окисленным (например, окисленным по меньшей мере на примерно 50%). Таким образом, слой 4 действует как поглощающий слой и неожиданно приводит к значительному повышению наружного коэффициента отражения изделия с покрытием или коэффициента отражения со стороны стекла, тогда как верхний контактный слой 21 не действует как поглощающий слой.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления металлический или по существу металлический поглощающий слой 4 находится непосредственно между и в контакте с металлическим или по существу металлическим ИК-отражающим слоем 9 и слоем нитрида 14, чтобы уменьшить или предотвратить окисление слоя 4 во время термообработки (например, отпуска, моллирования и/или закалки), тем самым позволяя достичь желаемого отражения и пропускания видимого света после термообработки (HT).

Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления между слоем на основе нитрида 14 и верхним, отражающим инфракрасное (ИК) излучение слоем 19 можно предусмотреть имеющий в основе и/или содержащий оксид слой 15, состоящий из или включающий оксид олова, и, в частности, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления между и в прямом контакте со слоем 14 на основе нитрида и контактным слоем 17 на основе и/или включающим оксид цинка. Например, было найдено, что применение такого содержащего оксид олова промежуточного слоя 15 приводит к изделию с покрытием, способному иметь желаемые оптические характеристики.

Диэлектрические слои 3, 14 и 25 могут состоять из или включать нитрид кремния в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. Слои нитрида кремния 3, 14 и 25 могут, наряду с прочим, улучшать способность изделий с покрытием выдерживать термообработку, например такую, как отпуск или подобное. Нитрид кремния в этих слоях может быть стехиометрическим (то есть Si₃N₄) или альтернативно обогащенным Si в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, обогащенный Si нитрид кремния 3 (и/или 14) в комбинации с оксидом цинка и/или оксидом олова под ИК-отражающим слоем на основе серебра может позволить осадить серебро (например, распылением или подобным) таким образом, чтобы поверхностное сопротивление слоя было меньше, чем если бы под серебром были некоторые другие материалы. Кроме того, присутствие свободного Si в обогащенном Si слое 3, содержащем нитрид кремния, может позволить более эффективно блокировать некоторые атомы, такие как натрий (Na), который мигрирует наружу из стекла 1 во время HT, посредством обогащенного Si слоя, содержащего нитрид кремния, прежде чем эти атомы смогут достичь серебра и повредить его. Таким образом, считается, что в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обогащенный Si Si_xN_y может уменьшить степень повреждения в серебряном слое(ях) во время HT, позволяя тем самым снизить или сохранить на том же уровне поверхностное сопротивление слоя (Rs), что желательно. Кроме того, считается, что обогащенный Si Si_xN_y в слое 3 может способствовать снижению степени повреждений (например, окисления), возникающих в поглощающем слое 4 во время HT в некоторых иллюстративных факультативных вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, когда в слое 3 и/или 14 используется обогащенный Si нитрид кремния, этот обогащенный Si слой нитрида кремния сразу после осаждения можно охарактеризовать как слой Si_xN_y, в котором x/y может варьироваться от 0,76 до 1,5, более предпочтительно от 0,8 до 1,4, еще более предпочтительно от 0,85 до 1,2. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления перед и/или после HT обогащенный Si слой Si_xN_y может иметь показатель преломления "n" по меньшей мере 2,05, более предпочтительно по меньшей мере 2,07 и иногда по меньшей мере 2,10 (например, на 632 нм) (отметим: стехиометрический Si₃N₄, который также можно использовать, имеет показатель "n" 2,02-2,04). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления неожиданно было найдено, что улучшенной термостабильности можно достичь, в частности, когда обогащенный Si слой Si_xN_y после осаждения имеет показатель преломления "n" по меньшей мере 2,10, более предпочтительно по меньшей мере 2,20 и наиболее предпочтительно от 2,2 до 2,4.

В любой и/или во все обсуждаемые здесь слои нитрида кремния могут быть добавлены другие материалы, такие как нержавеющая сталь или алюминий, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, любой и/или все обсуждаемые здесь слои нитрида кремния (например, слои 3, 14 и/или 25) могут дополнительно включать примерно 0-15% алюминия, более предпочтительно примерно от 1 до 10% алюминия в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нитрид кремния можно осадить распылением мишени из Si или SiAl. В некоторых случаях в одном или более слоев нитрида кремния можно предусмотреть кислород. Так как слой 14 предназначен для защиты поглощающего слоя 4 от окисления во время HT, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой на основе нитрида кремния 14 по меньшей мере примерно на 50 ангстрем тоньше, более предпочтительно по меньшей мере примерно на 100 ангстрем тоньше, чем один или оба слоя на основе нитрида кремния 3 и/или 25. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой на основе нитрида кремния 14 по меньшей мере примерно на 100 ангстрем тоньше, чем слой на основе нитрида кремния 25 и по меньшей мере примерно на 50 ангстрем тоньше, чем слой на основе нитрида кремния 3. Хотя нитрид кремния является предпочтительным материалом для слоев 3, 14 и 25 в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения для одного или более этих слоев могут альтернативно или дополнительно использоваться другие материалы.

Отражающие инфракрасное излучение (ИК) слои 9 и 19 предпочтительно являются полностью или по существу полностью металлическими и/или проводящими и могут содержать или состоять в основном из серебра (Ag), золота или любого другого подходящего ИК-отражающего материала. ИК-отражающие слои 9 и 19 позволяют покрытию иметь низкоизлучательные и/или хорошие солнцезащитные характеристики. Однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ИК-отражающие слои могут быть чуть окисленными. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления верхний ИК-отражающий слой 19 толще (например, по меньшей мере примерно на 5 ангстрем толще, более предпочтительно по меньшей мере примерно на 10 или 15 ангстрем толще), чем нижний ИК-отражающий слой 9.

Верхний контактный слой 21 может состоять из или включать оксид никеля (Ni), оксид хрома (Cr) или смешанный оксид никеля, как оксид никеля-хрома (NiCrO_x) или в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения другие подходящие материалы. Использование, например, NiCrO_x в слое 21 позволяет улучшить стойкость. NiCrO_x в слое 21 может быть полностью (или по существу полностью) окисленным в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения (то есть быть полностью стехиометрическим) или может быть окислен лишь частично. В некоторых случаях слой NiCrO_x 21 может быть окислен по меньшей мере на примерно 50%. Контактный слой 21 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) может быть или не быть градиентно окисленным в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Градиентное окисление означает, что степень окисления в слое меняется по толщине слоя, так что, например, контактный слой может быть сформирован так, чтобы быть менее окисленным на поверхности контакта с непосредственно примыкающим ИК-отражающим слоем 19, чем в части контактного слоя, дальше отстоящим или более/наиболее удаленном от непосредственно примыкающего ИК-отражающего слоя 19. Контактный слой 21 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) в различных вариантах осуществления настоящего изобретения может быть или не быть сплошным по существу по всему ИК-отражающему слою 19.

Диэлектрический слой 15 может состоять из или включать оксид олова в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Однако, как и для других описываемых здесь слоев, в других случаях можно использовать другие материалы.

Нижние контактные слои 7 и/или 17 в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения состоят из или включают оксид цинка (например, ZnO). Слои 7 или 17 с оксидом цинка могут содержать также и другие материалы, такие как Al (например, чтобы получить ZnAlO_x) и/или олово. Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения один или более слоев оксида цинка 7, 17 может быть легирован примерно 1-10% Al, более предпочтительно примерно 1-5% Al и наиболее предпочтительно примерно 1-4% Al.

Диэлектрический слой 23 может состоять из или включать оксид олова в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Как и другие слои покрытия, слой 23 является факультативным и в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения не должен обязательно присутствовать. Диэлектрический слой 25, который в некоторых типичных случаях может быть верхним слоем, может состоять из или включать нитрид кремния (например, Si₃N₄) или любой другой подходящий материал в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения. Факультативно можно предусмотреть другие слои (например, слой, состоящий из или включающий оксид циркония) выше слоя 25. Слой 25 предусмотрен в целях повышения стойкости и для защиты нижележащих слоев во время термообработки и/или в экологических целях. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления слой 25 может иметь показатель преломления (n) от примерно 1,9 до 2,2, более предпочтительно от примерно 1,95 до 2,05.

Под или над показанным покрытием можно также предусмотреть и другой слой или слои. Таким образом, хотя система слоев или покрытие 30 "находится на" или "поддерживается" основой 1 (напрямую или опосредованно), между ними могут быть предусмотрены другой слой или слои. Так, например, можно считать, что покрытие с фигуры 1 "находится на" и "поддерживается" основой 1, даже если между слоем 3 и основой 1 имеется другой слой или слои. Кроме того, не отклоняясь от общих идей некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, некоторые слои в показанном покрытии можно удалить в некоторых вариантах осуществления, тогда как в других иллюстративных вариантах осуществления между различными слоями можно добавить другие, непоказанные слои, или в других вариантах осуществления настоящего изобретения различные слои можно разделить другим слоем или слоями, добавленными между разделенными участками.

Хотя в различных вариантах осуществления настоящего изобретения могут использоваться разные толщины и материалы слоев, типичные толщины и материалы для соответствующих осажденных напылением слоев на стеклянной основе 1 в варианте осуществления с фигуры 1 следующие в направлении от стеклянной основы наружу:

Типичные материалы/толщины; вариант осуществления с фигуры 1 Слой Предпочтительный диапазон (Å) Более предпочтительный (Å) Пример (Å) Стекло (толщина 1-10 мм)     Si_xN_y (слой 3) 40-250 Å 50-200 Å 120 Å ZnO_x (слой 7) 10-300 Å 40-150 Å 100 Å Ag (слой 9) 90-200 Å 130-170 Å 151 Å NiCr (слой 4) 25-80 Å 30-40 Å 35 Å Si_xN_y (слой 14) 20-250 Å 25-80 Å 43 Å SnO₂ (слой 15) 300-950 Å 500-900 Å 750 Å ZnO_x (слой 17) 10-300 Å 40-150 Å 100 Å Ag (слой 19) 100-250 Å 140-200 Å 172 Å NiCrO_x (слой 21) 20-60 Å 30-50 Å 40 Å SnO₂ (слой 23) 0-750 Å 40-250 Å 120 Å Si₃N₄ (слой 25) 80-750 Å 100-320 Å 225 Å

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием могут иметь следующие оптические и солнечные характеристики, указанные в таблице 2, измеренные в монолитной форме (перед любой факультативной HT). Релевантные оптические характеристики соответствуют условию III.C 2°, но отметим, что величины L* приведены по шкале Хантера. Поверхностное сопротивление слоя (Rs) здесь учитывает все ИК-отражающие слои (например, слои на основе серебра 9, 19).

Оптические/солнечные характеристики (монолит;
до HT и/или после HT) Характеристика Общая Более предпочтительная Наиболее предпочтительная R_s (Ом/квадрат): <=3,0 <=2,0 <=1,7 R_gY: 20-40% 22-35% 24-30% T_vis: 20-70% 30-60% 40-50%

Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием, которые факультативно могли быть термообработаны в степени, достаточной для отпуска, и которые были соединены с другой стеклянной основой для получения теплоизоляционного стеклопакета, могут иметь следующие оптические/солнечные характеристики стеклопакета. Отметим, что когда покрытие 30 находится на поверхности № 2 теплоизоляционного стеклопакета, как показано на фигуре 2, коэффициент наружного отражения видимого света теплоизоляционным стеклопакетом представлен в таблице ниже величиной R_gY.

Типичные оптические свойства (теплоизоляционный стеклопакет)   Характеристика Обычный диапазон Более предпочтительный диапазон T_vis (или TY) (III.C, 2°): 30-60% 35-55% a*_t(III.C, 2°): -15 - -1 -10 - -3

  b*_t (III.C, 2°): -4 - +8,0 -1 - +4 L*(III.C, 2°): 58-80 61-74 R_fY (III.C, 2°): 9-15% 11-14% a*_f(III.C, 2°): -10 - +2,0 -4 - -1 b*_f(III.C, 2°): -14 - +4 -12 - -4 L*(III.C, 2°): 30-55 35-47 R_gY (III.C, 2°): 20-40% 24-29%   a*_g (III.C, 2°): -12 - +2,0 -10 - -1   b*_g (III.C, 2°): -10 - +5 -7 - -1   L* (III.C, 2°): 34-65 40-60   SHGC (поверхность №2): <=0,27 <=0,25, <=0,24, <=0,23

Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления изделие с покрытием является термостойким после термообработки (например отпуска), отличаясь тем, что благодаря HT оно имеет параметр ΔE* в отражении со стороны стекла не более примерно 5,0, более предпочтительно не более примерно 4,5, при измерении в монолитной форме.

Следующие примеры даны лишь в целях иллюстрации и не являются ограничительными, если это не утверждается особо.

ПРИМЕРЫ

Следующий пример 1 был получен напылением на прозрачные стеклянные основы толщиной 6 мм, чтобы получить укладку слоев, указанную ниже. Пример 1 соответствует иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, показанным на фигуре 1. Пример 1 имел следующую укладку слоев, причем толщины указаны в ангстремам (Å).

Слой Толщина (Å) Стекло (толщина 6 мм)   Si_xN_y (слой 3) 120 Å

ZnO_x (слой 7) 100 Å Ag (слой 9) 151 Å NiCr (слой 4) 35 Å Si_xN_y (слой 14) 43 Å SnO₂ (слой 15) 750 Å ZnO_x (слой 17) 100 Å Ag (слой 19) 172 Å NiCrO_x (слой 21) 40 Å SnO₂ (слой 23) 120 Å Si₃N₄ (слой 25) 225 Å

Пример 1 подвергали отпуску и рассчитывали так, чтобы после HT он имел примерно следующие характеристики при измерении в монолитной форме.

Характеристики Пример 1 (термообработанный) T_vis (или TY)(III.C, 2°): 47,7%   a*_t(III.C, 2°): -4,5   b*_t (III.C, 2°): 1,0 R_fY (III.C, 2°): 7,0%   a*_f(III.C, 2°): -3,0   b*_f(III.C, 2°): -14,5 R_gY (III.C, 2°): 25,0%   a*_g (III.C, 2°): -1,5   b*_g (III.C, 2°): -6,5 ΔE* (в пропускании): <=4,5 ΔE* (в отражении со стороны стекла): <=4,5

Затем отпущенную основу с покрытием по примеру 1 соединяли с другой прозрачной стеклянной основой толщиной 6 мм, оставляя между ними воздушный зазор 12 мм, чтобы получить теплоизоляционный стеклопакет, какой показан на фигуре 2 и рассчитанный так, чтобы иметь примерно следующие характеристики.

Характеристики Пример 1 (теплоизоляционный стеклопакет) T_vis (или TY)(III.C, 2°): 42,7%   a*_t(III.C, 2°): -5,5   b*_t (III.C, 2°): 1,0 R_fY (III.C, 2°): 13,0%   a*_f(III.C, 2°): -2,5   b*_f(III.C, 2°): -8,0 R_gY (III.C, 2°): 26%   a*_g (III.C, 2°): -2,0   b*_g (III.C, 2°): -6,0 SHGC (поверхность №2): 0,23 Помутнение (%): <=0,80

Хотя изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным воплощением, следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, но, напротив, подразумевается, что оно охватывает различные модификации и эквивалентные конфигурации в пределах сущности и объема приложенной формулы. Любой описанный здесь вариант осуществления может использоваться самостоятельно или в комбинации с любым другим описанным здесь вариантом осуществления.

Изобретение относится к изделию с низкоэмиссионным покрытием. Технический результат - повышение коэффициента отражения видимого света с наружной стороны стекла, снижение излучательной способности. Покрытие содержит следующие слои по мере удаления от стекла: слой нитрида кремния; слой оксида цинка; слой серебра; металлический поглощающий слой, содержащий Ni и/или Cr; слой нитрида кремния; слой, содержащий оксид металла; слой оксида цинка; слой серебра; по меньшей мере один диэлектрический слой. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Изделие с покрытием, включающее покрытие, нанесенное на стеклянную основу, причем покрытие содержит:
- первый слой, содержащий нитрид кремния, нанесенный на стеклянную основу;
- первый слой, содержащий оксид цинка, нанесенный на стеклянную основу и находящийся над и в прямом контакте с первым слоем, содержащим нитрид кремния;
- первый и второй отражающие инфракрасное излучение (ИК) слои, содержащие серебро, причем первый ИК-отражающий слой находится ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой, и причем первый ИК-отражающий слой, содержащий серебро, находится над и в прямом контакте с первым слоем, содержащим оксид цинка;
- по существу металлический поглощающий слой, содержащий Ni и/или Cr, находящийся над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем;
- второй слой, содержащий нитрид кремния, находящийся над и в прямом контакте с по существу металлическим поглощающим слоем;
- слой, содержащий оксид металла, находящийся над и в прямом контакте со вторым слоем, содержащим нитрид кремния;
- второй слой, содержащий оксид цинка, находящийся над слоем, содержащим оксид металла, и находящийся под и в прямом контакте со вторым ИК-отражающим слоем;
- по меньшей мере один диэлектрический слой, находящийся над вторым ИК-отражающим слоем;
причем покрытие имеет поверхностное сопротивление слоя меньше или равное 3,0 Ом/квадрат, и изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет пропускание видимого света примерно 20-70% и коэффициент отражения видимого света со стороны стекла по меньшей мере 20%, и причем у изделия с покрытием коэффициент отражения видимого света со стороны стекла по меньшей мере на 5% выше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки.

2. Изделие с покрытием по п. 1, причем между первым ИК-отражающим слоем и стеклянной основой не имеется слоев с высоким показателем преломления.

3. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет пропускание видимого света примерно 35-55%.

4. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет коэффициент отражения видимого света со стороны стекла 20-50%.

5. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет коэффициент отражения видимого света со стороны стекла 20-35%.

6. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет коэффициент отражения видимого света со стороны стекла 24-30%.

7. Изделие с покрытием по п. 1, причем по существу металлический поглощающий слой имеет толщину примерно 25-50 ангстрем.

8. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием имеет пропускание видимого света примерно 30-60%.

9. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием имеет пропускание видимого света примерно 35-45%.

10. Изделие с покрытием по п. 1, причем указанный поглощающий слой состоит в основном из NiCr.

11. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием является термообработанным.

12. Изделие с покрытием по п. 1, причем изделие с покрытием является термически закаленным и в результате закалки имеет величину параметра ΔΕ* в отражении со стороны стекла меньше или равную 4,5.

13. Изделие с покрытием по п. 1, причем второй слой, содержащий нитрид кремния, по меньшей мере примерно на 50 ангстрем тоньше, чем первый слой, содержащий нитрид кремния.

14. Изделие с покрытием по п. 1, причем указанный оксид металла является оксидом олова.

15. Изделие с покрытием по п. 1, причем указанный по меньшей мере один диэлектрический слой, находящийся над вторым ИК-отражающим слоем, содержит третий слой, содержащий нитрид кремния.

16. Изделие с покрытием по п. 15, причем второй слой, содержащий нитрид кремния, по меньшей мере на примерно 100 ангстрем тоньше, чем третий слой, содержащий нитрид кремния.

17. Изделие с покрытием по п. 1, причем второй слой, содержащий оксид цинка, напрямую контактирует со слоем, содержащим оксид металла.

18. Теплоизоляционный стеклопакет, содержащий указанное изделие с покрытием по п. 1, соединенное с другой стеклянной основой, между которыми предусмотрен зазор.

19. Теплоизоляционный стеклопакет по п. 18, причем покрытие находится на внутренней поверхности стеклянной основы, ближайшей к солнцу, и причем теплоизоляционный стеклопакет имеет коэффициент наружного отражения видимого света 23-30% и показатель SHGC менее 0,25.

20. Изделие с покрытием, имеющее покрытие, поддерживаемое стеклянной основой, причем покрытие содержит:
- первый и второй отражающие инфракрасное излучение (ИК) слои, содержащие серебро, причем первый ИК-отражающий слой находится ближе к стеклянной основе, чем второй ИК-отражающий слой, и причем первый ИК-отражающий слой, содержащий серебро, находится над и в прямом контакте со слоем, содержащим оксид цинка;
- по существу металлический поглощающий слой, находящийся над и в прямом контакте с первым ИК-отражающим слоем;
- слой, содержащий нитрид, находящийся над и в прямом контакте с по существу металлическим поглощающим слоем;
- слой, содержащий оксид металла, находящийся над слоем, содержащим нитрид;
- по меньшей мере один диэлектрический слой, находящийся над вторым ИК-отражающим слоем,
причем покрытие имеет поверхностное сопротивление слоя меньше или равное 3,0 Ом/квадрат, и изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет пропускание видимого света примерно 20-70% и коэффициент отражения видимого света со стороны стекла по меньшей мере 20%.

21. Изделие с покрытием по п. 20, причем между первым ИК-отражающим слоем и стеклянной основой не имеется слоев с высоким показателем преломления.

22. Изделие с покрытием по п. 20, причем изделие с покрытием при измерении в монолитной форме имеет коэффициент отражения видимого света со стороны стекла 24-30%.

23. Изделие с покрытием по п. 20, причем по существу металлический поглощающий слой имеет толщину примерно 25-50 ангстрем.

24. Изделие с покрытием по п. 20, причем указанный поглощающий слой содержит нитрид NiCr.

25. Изделие с покрытием по п. 20, причем указанный поглощающий слой содержит NiCr.

26. Изделие с покрытием по п. 20, причем изделие с покрытием является термически закаленным и в результате закалки имеет величину параметра ΔΕ* в отражении со стороны стекла меньше или равную 4,5.

27. Изделие с покрытием по п. 20, причем коэффициент отражения видимого света у изделия с покрытием со стороны стекла по меньшей мере на 5% выше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки.

28. Изделие с покрытием по п. 20, причем коэффициент отражения видимого света у изделия с покрытием со стороны стекла по меньшей мере на 10% выше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки.

29. Изделие с покрытием по п. 20, причем коэффициент отражения видимого света у изделия с покрытием со стороны стекла по меньшей мере на 15% выше, чем коэффициент отражения видимого света со стороны пленки.