Поддающееся термообработке изделие с покрытием, имеющее отражающий(ие) ик-излучение слой(и) на основе нитрида титана - RU2750788C2

Чертежи

Описание

[0001] Настоящее изобретение относится к изделиям с покрытием, которые включают в себя по меньшей мере один (например, два или более) функциональный (–ых) отражающий (–их) инфракрасное (ИК) излучение слой (слоев), вложенный (–ых) по меньшей мере между диэлектрическими слоями, и/или к способу их изготовления. В примерах осуществления по меньшей мере один из отражающих ИК–излучение слоев состоит из нитрида титана (например, TiN) или включает его в себя. Покрытие может быть выполнено с возможностью реализации изделиями с покрытием одного или более из: желательного цвета при отражении видимого света со стороны стекла и/или со стороны пленки, который в некоторых вариантах осуществления не является излишне красным; желательного низкого коэффициента теплопритока от солнечного излучения (SHGC); желательного коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis); термостабильности при необязательной термообработке (HT), такой как термическая закалка; желательного низкого нормального коэффициента излучения (E_n); и/или желательного высокого отношения коэффициента пропускания света к теплопритоку от солнечного излучения (LSG). Такие изделия с покрытием можно использовать применительно к монолитным окнам, оконным блокам–стеклопакетам из теплоизоляционного стекла, ламинированным окнам и/или другим подходящим областям применения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ И ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Низкие значения солнечного фактора (SF) и теплопритока от солнечного излучения (SHGC) являются желательными в некоторых сферах применения в окнах, особенно в регионах с теплым климатом. Солнечный фактор (SF), вычисленный в соответствии со стандартом EN 410, относится к отношению между суммарной энергией, попадающей в комнату или т. п. через остекление, и энергией падающего солнечного излучения. Таким образом, следует понимать, что более низкие значения SF служат показателем хороших солнцезащитных свойств, препятствующих нежелательному нагреву комнат или т. п., защищаемых окнами/остеклением. Низкое значение SF является признаком изделия с покрытием (например, оконного блока–стеклопакета), выполненного с возможностью сохранения прохлады в комнате в летние месяцы при жарких условиях окружающей среды. Таким образом, иногда существует потребность в низких значениях SF в жарких условиях. Кроме того, желательными являются высокие значения отношения коэффициента пропускания света к теплопритоку от солнечного излучения (LSG). LSG вычисляют следующим образом T_vis/SHGC. Чем выше значение LSG, тем больше изделие с покрытием пропускает видимого света и тем меньше пропускает тепла. Хотя низкие значения SF и SHGC и высокие значения LSG иногда являются желательными для изделий с покрытием, таких как оконные блоки–стеклопакеты и/или монолитные окна, обеспечение таких значений может происходить за счет цвета и/или отражающей способности. В частности, традиционные попытки обеспечения низких значений SF и SHGC часто приводили к получению нежелательно высокого (–их) значения (–ий) коэффициента отражения видимого света и/или нежелательного видимого цвета покрытия. Таким образом, обычные низкоэмиссионные покрытия, предназначенные для применения в монолитных окнах, как правило, нельзя использовать для обеспечения низкого коэффициента пропускания видимого света (например, 15–36%) и низких характеристик SHGC без применения сильно тонированных стеклянных подложек. Часто желательно, но сложно обеспечить комбинации приемлемого коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis), желательного цвета при отражении (например, желательных цветовых значений a* и b* при отражении), низкого уровня SF, низкого уровня SHGC и высокого LSG для изделия с покрытием при использовании в окнах, особенно при наличии потребности в использовании стеклянной подложки, которая не имеет сильного тонирования.

[0003] Значения SF (G–фактор; EN410–673 2011) и SHGC (NFRC–2001) вычисляют по всему спектру (T_vis, Rg и Rf) и обычно их измеряют спектрофотометром, таким как Perkin Elmer 1050. Измерения SF проводят на монолитном стекле с покрытием, и вычисленные значения можно применять к монолитным, стеклопакетным и многослойным вариантам применения.

[0004] В определенных известных покрытиях для контроля солнечного излучения в качестве отражающих ИК–излучение слоев используют NbN, NbZr или NbZrN. Например, см. патентный документ США 2012/0177899 и патент США № 8,286,395. Однако авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытия для контроля солнечного изучения, в которых в отражающих ИК–излучение слоях используют исключительно эти материалы NBN, NbZr или NbZrN, имеют недостатки с точки зрения нормального коэффициента излучения (E_n) для данной толщины слоя (–ев), отражающего (–их) ИК–излучение. Для данной толщины слоя (–ев), отражающего (–их) ИК–излучение, авторы настоящего изобретения обнаружили, что такие покрытия имеют нежелательно высокие значения нормального коэффициента излучения (E_n), нежелательно высокие значения SHGC; и нежелательно низкие значения LSG.

[0005] В патентном документе США 2012/0177899 (включенном в настоящий документ путем ссылки) описаны покрытия для контроля солнечного излучения, имеющие стопку слоев стекло/Si₃N₄/NiCr/Si₃N₄/NiCr/Si₃N₄, где слой NiCr может быть нитридированным. Несмотря на то что стопки слоев, представленные в патентном документе США № 2012/0177899, обеспечивают приемлемый контроль солнечного излучения и представляют собой в целом хорошие покрытия, имеющие недостатки в определенных отношениях. Например, значения коэффициента отражения видимого света со стороны стекла (R_GY) в примерах 1, 4 и 5 составляют 36%, 36,87% и 15,82% соответственно. Примеры 1 и 4 в документе США ‘899 являются нежелательными, поскольку значения коэффициента отражения видимого света со стороны стекла (R_GY) являются слишком высокими, равными 36% и 36,87% соответственно, и поскольку значения a* при отражении со стороны стекла являются слишком отрицательными, равными –17,8 и –15,95 соответственно. И при снижении R_GY до 15,82% в примере 5 это приводит к получению довольно красного цветового значения a* при отражении со стороны стекла в примере 5 со значением +2,22. Хотя определенные примеры осуществления настоящего изобретения в определенных случаях могут иметь красный цвет при отражении, другие примеры осуществления настоящего изобретения выполнены с возможностью получения комбинации желательных значений коэффициента отражения видимого света и цвета, не являющегося красным или слишком красным.

[0006] В соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения покрытие желательно выполнено с обеспечением в нем комбинации приемлемого коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis), желательного цвета при отражении (например, желательных цветовых значений a* и b*при отражении), низкого SF, низкого SHGC и высокого LSG для изделия с покрытием при использовании в окнах. Следует отметить, что при увеличении коэффициента пропускания видимого света могут увеличиваться также такие параметры, как SF и SHGC, а E_n может уменьшаться, и это связано с желательным коэффициентом пропускания, например, у данного изделия с покрытием в данной области применения. Изделия с покрытием в соответствии с определенными примерами осуществления настоящего изобретения по существу уменьшают красный цвет при отражении, сохраняя при этом низкий коэффициент отражения видимого света с внутренней стороны при сохранении хорошей механической, химической и связанной с воздействием окружающей среды долговечности и низкой излучательной способности.

[0007] В определенных примерах осуществления настоящего изобретения для определенных областей применения, таких как применение в монолитных окнах, желательно использовать окраску, не проявляющую существенной красноты при отражении. Другими словами, в определенных областях применения, таких как монолитные окна, желательно, чтобы цветовые значения a* были либо отрицательными, либо не превышающими +1,6 или +1,0 (значения a* при отражении со стороны стекла и/или со стороны пленки, превышающие +1,6, часто считаются обладающими нежелательной краснотой). Такие значения a* при отражении являются желательными в контексте значений a* при отражении со стороны стекла (RG_{[или с наружной или с внешней стороны]}Y) и/или при отражении со стороны пленки (R_{F[или с внутренней стороны]}Y).

[0008] Определенные варианты осуществления настоящего изобретения относится к изделиям с покрытием, которые включают в себя два или более функциональных отражающих инфракрасное (ИК) излучение слоя, вложенных по меньшей мере между диэлектрическими слоями, и/или способу их изготовления. Диэлектрические слои могут состоять из нитрида кремния или т. п. или включать его в себя. В определенных примерах осуществления отражающие ИК–излучение слои состоят из нитрида титана (например, TiN) или включают его в себя. Неожиданно и к удивлению было обнаружено, что использование нитрида титана для отражающих ИК–излучение слоев в данном покрытии для контроля солнечного излучения приводит к улучшенным значениям коэффициента излучения, SHGC и/или LSG, и может быть выполнено с возможностью неожиданного улучшения значений a* при отражении, которые часто являются желательными характеристиками при применении в окнах. Покрытия в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью реализации изделиями с покрытиями до и/или после любой необязательной термообработки, такой как термическая закалка, одного или более из: желательного цвета при отражении видимого света со стороны стекла и/или со стороны пленки, не проявляющего излишнюю красноту; желательного низкого коэффициента теплопритока от солнечного излучения (SHGC); желательного коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis); термостабильности при необязательной термообработке (HT), такой как термическая закалка; желательного низкого нормального коэффициента излучения/эмиссии (E_n); и/или желательного высокого отношения коэффициента пропускания света к теплопритоку от солнечного излучения (LSG). Такие изделия с покрытием можно использовать применительно к монолитным окнам, оконным блокам–стеклопакетам из теплоизоляционного стекла, ламинированным окнам и/или другим подходящим областям применения в архитектуре и автомобилестроении.

[0009] В примере осуществления настоящего изобретения обеспечено изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния; первый отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния, и первого отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; третий диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; причем покрытие не содержит отражающего ИК–излучение слоя на основе серебра; и при этом изделие с покрытием имеет при измерении в монолите: коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70%, коэффициент отражения видимого света со стороны стекла не более около 16% и цветовое значение а* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6.

[0010] В примере осуществления настоящего изобретения предложено изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой; первый отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя и первого отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; третий диэлектрический слой на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; причем покрытие не содержит отражающего ИК–излучение слоя на основе серебра; и при этом изделие с покрытием имеет при измерении в монолите: коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70%, коэффициент отражения видимого света со стороны стекла не более около 16% и цветовое значение а* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6.

[0011] В примере осуществления настоящего изобретения обеспечено изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния; первый отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния, и первого отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; третий диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; причем покрытие не содержит отражающего ИК–излучение слоя на основе серебра; и при этом изделие с покрытием имеет коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70% при измерении в монолите и одно или более из: (a) коэффициента отражения видимого света со стороны стекла не более около 16%, (b) значения a* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6 и (c) коэффициента отражения видимого света со стороны пленки не более около 16%, и (d) цветового значения а* при отражении со стороны пленки от –8 до +1,6.

[0012] В определенных примерах осуществления настоящего изобретения обеспечено изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния; первый отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния, и первого отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; причем покрытие не содержит отражающего ИК–излучение слоя на основе серебра; и при этом изделие с покрытием имеет при измерении в монолите: коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70%, значение LSG по меньшей мере 1,00 и значение а* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6.

[0013] Таким образом, настоящее изобретение охватывает монолитные оконные блоки, оконные блоки–стеклопакеты, ламинированные оконные блоки и любое другое изделие, включающее в себя стеклянную подложку, имеющую покрытие, соответствующее формуле изобретения. Следует отметить, что монолитные измерения могут быть выполнены путем отделения подложки с нанесенным покрытием от оконного блока–стеклопакета и/или ламинированного оконного блока с последующим выполнением измерений в монолите. Следует также отметить, что для данного покрытия значения SF и SHGC будут значительно выше для монолитного оконного блока, чем для оконного блока–стеклопакета в случае одного и того же изделия с покрытием.

СОДЕРЖАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0014] На Фиг. 1 представлен частичный вид в поперечном разрезе монолитного изделия с покрытием (с термообработкой или без нее) в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Ниже более конкретно рассматриваются сопроводительные чертежи, причем на нескольких изображениях одинаковые номера позиций обозначают одинаковые детали.

[0016] Покрытие 8 выполнено с обеспечением в нем комбинации приемлемого коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis), желательного цвета при отражении (например, желательных цветовых значений a* и b* при отражении), низкого SF, низкого SHGC и высокого LSG для изделия с покрытием, предназначенного для использования в окнах или т. п.

[0017] Определенные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к изделиям с покрытием, имеющим покрытие 9 на стеклянной подложке 1, причем покрытие включает в себя два или более функциональных отражающих инфракрасное (ИК) излучение слоя 3 и 5, вложенных по меньшей мере между диэлектрическими слоями 2, 4, 6, 7, и/или способу их изготовления. Диэлектрические слои 2, 4 и 6 могут состоять из нитрида кремния или т. п. или включать его в себя. Прозрачный диэлектрический внешний слой 7, состоящий из оксида циркония или любого другого подходящего материала или включающий его в себя, является необязательным. В определенных примерах осуществления отражающие ИК–излучение слои 3 и 5 состоят из нитрида титана (например, TiN) или включают его в себя. Неожиданно и к удивлению было обнаружено, что использование нитрида титана для отражающих ИК–излучение слоев 3 и 5 в данном покрытии для контроля солнечного излучения приводит к улучшенным значениям коэффициента излучения, SHGC и/или LSG, и может быть выполнено с возможностью неожиданного улучшения значений a* при отражении, которые часто являются желательными характеристиками при применении в окнах. Покрытия в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью реализации изделиями с покрытиями до и/или после любой необязательной термообработки, такой как термическая закалка, одного или более из: желательного цвета при отражении видимого света со стороны стекла и/или со стороны пленки, не проявляющего излишнюю красноту; желательного низкого коэффициента теплопритока от солнечного излучения (SHGC); желательного коэффициента пропускания видимого света (TY или T_vis); термостабильности при необязательной термообработке (HT), такой как термическая закалка; желательного низкого нормального коэффициента излучения/эмиссии (E_n); и/или желательного высокого отношения коэффициента пропускания света к теплопритоку от солнечного излучения (LSG). Такие изделия с покрытием можно использовать применительно к монолитным окнам, оконным блокам–стеклопакетам из теплоизоляционного стекла, ламинированным окнам и/или другим подходящим областям применения в архитектуре и автомобилестроении.

[0018] Изделия с покрытием в определенных примерах осуществления настоящего изобретения могут быть необязательно подвергнуты термической обработке и предпочтительно являются выполненными с возможностью их термообработки. Используемые в настоящем документе термины «термообработка» и «термическая обработка» означают нагревание изделия до температуры, достаточной для обеспечения термической закалки, термического сгибания и/или термического упрочнения содержащего стекло изделия. Это определение включает в себя, например, нагревание изделия с покрытием в печи или тигле при температуре по меньшей мере около 580 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере около 600 градусов Цельсия (например, около 650 градусов Цельсия), в течение достаточного периода времени для обеспечения закалки, сгибания и/или термического упрочнения. В определенных случаях HT может происходить в течение по меньшей мере около 4 или 5 минут. Изделие с покрытием можно подвергать или можно не подвергать термической обработке в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.

[0019] На Фиг. 1 представлен вид в поперечном разрезе изделия с покрытием в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, покрытие 8 для контроля солнечного излучения включает в себя два отражающих ИК–излучение слоя 3 и 5 и прозрачные диэлектрические слои 2, 4, 6 и 7. Изделие с покрытием включает в себя по меньшей мере стеклянную подложку 1 (например, прозрачную, зеленую, бронзовую, серую, синюю или сине–зеленую стеклянную подложку толщиной от около 1,0 до 12,0 мм, более предпочтительно 4–8 мм, например толщина стеклянной подложки составляет 6 мм), прозрачные диэлектрические слои 2, 4, 6 (например, состоящие из нитрида кремния [например, Si₃N₄], оксинитрида кремния, нитрида циркония или какого–либо другого подходящего диэлектрика или включающие их в себя) и отражающие ИК–излучение слои 3, 5. Следует понимать, что в определенных примерах осуществления настоящего изобретения отражающие ИК–излучение слои 3 и/или 5 могут быть нитридированными. Отражающие ИК–излучение слои 3 и 5 состоят из нитрида титана (например, TiN, предпочтительно стехиометрического или по существу стехиометрического типа) или включают его в себя. Отражающие ИК–излучение слои 3 и 5 в определенных примерах осуществления настоящего изобретения состоят из TiN_x или включают его в себя, причем x предпочтительно составляет от 0,8 до 1,2, более предпочтительно от 0,9 до 1,1, например составляет около 1,0. Эти значения «x» обеспечивают улучшенные/сниженные значения излучающей способности по сравнению, например, со случаем слишком маленького значения «х». Несмотря на то что отражающие ИК–излучение слои 3 и 5 в определенных случаях могут включать в себя некоторое небольшое количество кислорода, эти слои 3 и 5 предпочтительно по существу не содержат кислорода, например не более 8% кислорода, более предпочтительно не более около 5% кислорода и наиболее предпочтительно не более около 3% или 2% кислорода в определенных вариантах осуществления (атомные %). Изделие с покрытием может необязательно включать в себя прозрачный диэлектрический внешний слой 7, состоящий из защитного материала, такого как оксид циркония (например, ZrO₂) или оксинитрид кремния, или включающий его в себя. В определенных примерах осуществления между контактирующими слоями 6 и 7 в верхней части стопки слоев необязательно может быть размещен диэлектрический слой, состоящий из оксинитрида кремния и/или оксинитрида кремния циркония с любой подходящей стехиометрией или включающий его в себя. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения покрытие 8 не содержит никакого металлического блокирующего или отражающего ИК–излучение слоя на основе Ag или Au. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения отражающие ИК–излучение слои 3 и 5 отражают по меньшей мере часть ИК–излучения и не контактируют с любым другим отражающим ИК–излучение слоем из металла или на основе металла. В определенных примерах осуществления каждый из слоев может включать в себя другие материалы, такие как допирующие вещества. Разумеется, следует понимать, что могут быть также обеспечены и другие слои или определенные слои могут быть опущены, а в определенных альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения можно использовать иные материалы. Следует отметить, что слои 5–6 в определенных альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть опущены так, что покрытия имеют только один отражающий ИК–излучение слой 3.

[0020] Все покрытие 8 с Фиг. 1 в определенных примерах осуществления включает в себя по меньшей мере показанные слои, причем слой 7, в частности, является необязательным. Следует отметить, что термины «оксид» и «нитрид» при использовании в настоящем документе включают в себя различные стехиометрические формы. Например, термин «нитрид кремния» (для одного или более слоев 2, 4, 6) включает в себя стехиометрический Si₃N₄, а также нестехиометрический нитрид кремния, и эти слои могут быть допированы другим (–и) материалом (–ами), таким как Al и/или O. Показанные слои в различных вариантах осуществления настоящего изобретения можно наносить на стеклянную подложку 1 с помощью магнетронного распыления, любого другого типа распыления или с помощью любой другой подходящей методики. Следует отметить, что в стопке, показанной Фиг. 1, может (могут) быть предусмотрен (–ы) другой (–ие) слой (слои), например между слоями 2 и 3, или между слоями 3 и 4, или между подложкой 1 и слоем 2, или т. п. По существу другой (–ие) слой (слои) также может (могут) быть предусмотрен (–ы) в других местах покрытия. Таким образом, хотя покрытие 8 или его слои находится (–ятся) «на» подложке 1 или «поддерживается» ей (прямо или косвенно), между ними может (могут) быть предусмотрен (–ы) другой (–ие) слой (слои). Таким образом, например, система 8 слоев и ее слои, показанные на Фиг. 1, считаются находящимися «на» подложке 1, даже если между ними может (могут) быть предусмотрен (–ы) другой (–ие) слой (слои) (т. е. термины «на» и «поддерживается» в настоящем документе не ограничены прямым контактом). Однако в предпочтительных вариантах осуществления возможны прямые контакты, как показано на Фиг. 1.

[0021] В определенных примерах осуществления настоящего изобретения каждый из диэлектрических слоев 2, 4, 6 в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь показатель преломления n от 1,7 до 2,7 (при 550 нм), более предпочтительно в определенных вариантах осуществления от 1,9 до 2,5, а наиболее предпочтительно от около 2,0 до 2,06. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения один, два, три или каждый из этих слоев 2, 4, 6 могут состоять из нитрида кремния и/или оксинитрида кремния или включать его в себя. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых слои 2, 4, 6 содержат нитрид кремния (например, Si₃N₄), к мишеням ионного распыления, включающим в себя Si и используемым для формирования этих слоев, можно примешивать или не примешивать 1–20 мас.% (например, 8%) алюминия или нержавеющей стали (например, SS № 316), причем приблизительно такое количество затем появляется в сформированных таким образом слоях. Даже при наличии этого количества алюминия и/или нержавеющей стали такие слои по–прежнему считаются диэлектрическими слоями. В определенных примерах осуществления каждый из отражающих ИК–излучение слоев 3 и 5 выполнен между соответствующими нитридными слоями (например, слоями на основе нитрида кремния 2, 4, 6) для уменьшения или предотвращения окисления отражающих ИК–излучение слоев во время возможной термообработки (например, термической закалки, термического сгибания и/или термического упрочнения), тем самым обеспечивая достижение предсказуемого цвета под множеством углов обзора после термообработки. Хотя на Фиг. 1 представлено изделие с покрытием в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения в монолитной форме, изделия с покрытием в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения могут содержать оконные блоки–стеклопакеты (стеклопакет) и т. п.

[0022] Кроме того, в варианте осуществления на Фиг. 1 можно использовать различные значения толщины в соответствии с одной или более из потребностей, описанных в настоящем документе. В соответствии с определенными примерами осуществления настоящего изобретения примеры толщины (в ангстремах) и материалов для соответствующих слоев в варианте осуществления на Фиг. 1 на стеклянной подложке 1 являются такими, как описано ниже в определенных примерах осуществления, для обеспечения желаемого коэффициента пропускания, цвета при отражении и коэффициента отражения видимого света в комбинации с желательным (–и) низким (–и) значением (–ями) SF и/или SHGC и желательным высоким значением LSG (слои перечислены в порядке от стеклянной подложки 1).

Таблица 1 (значения толщины в варианте осуществления с Фиг. 1)

[0023] Таблица 1 выше относится, например, к вариантам осуществления, в которых покрытие 8 выполнено с возможностью реализации изделиями с покрытием до и/или после любой необязательной термической обработки, такой как термическая закалка, одного, двух, трех, четырех, пяти или всех шести из: желательного коэффициента отражения видимого цвета со стороны стекла и/или со стороны пленки, например цвета при отражении, не проявляющего излишнюю красноту (например, цветовое (–ые) значение (–я) a* с отрицательным или небольшим положительным значением не более +1,6); желательного низкого значения SHGC; желательного коэффициента пропускания видимого света; термостабильности при необязательной термообработке, такой как термическая закалка; желательного низкого значения E_n; и/или желательного высокого значения LSG. В определенных примерах осуществления неожиданно было обнаружено, что, когда верхний отражающий ИК–излучение слой 5 физически по меньшей мере на 20% толще (более предпочтительно по меньшей мере на 40% толще), чем нижний отражающий ИК–излучение слой 3, значение a* при отражении со стороны пленки может быть неожиданно улучшено. В определенных примерах осуществления верхний отражающий ИК–излучение слой 5 толще, чем нижний отражающий ИК–излучение слой 3, по меньшей мере на 50 ангстрем (Å), более предпочтительно по меньшей мере на 100 Å, а иногда по меньшей мере на 150 Å. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения центральный диэлектрический слой 4 физически толще, чем каждый из диэлектрических слоев 2 и 6, по меньшей мере на 50 ангстрем (Å), более предпочтительно по меньшей мере на 100 Å, а иногда по меньшей мере на 200 Å, для обеспечения улучшенных характеристик цвета и/или значений коэффициента отражения, особенно в областях применения с низким коэффициентом пропускания видимого света.

[0024] До и/или после любой необязательной термообработки (HT), например термической закалки, в определенных примерах осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием в соответствии с вариантом осуществления, показанным на Фиг. 1, имеют цветовые/оптические характеристики, указанные в таблице 2 (измерены в монолите). Следует отметить, что подстрочный символ G означает коэффициент отражения со стороны стекла, подстрочный символ T означает коэффициент пропускания, а подстрочный символ F – коэффициент отражения со стороны пленки. Как известно в данной области, «со стороны стекла» (G) означает при взгляде со стороны стекла (в противоположность стороне слоя/пленки) изделия с покрытием. «Со стороны пленки» (F) означает при взгляде со стороны пленки на изделие, на котором сформировано покрытие. В приведенной ниже таблице 3 представлены определенные характеристики изделий с покрытием в соответствии с определенными примерами осуществления настоящего изобретения после термообработки, такой как термическая закалка (измерены для таблицы 3 в монолите) для всех цветов. Приведенные ниже в таблице 2 характеристики соответствуют осветителю типа С и углу обзора наблюдателя 2 градуса и применимы к изделиям с покрытием, которое подвергали и не подвергали HT, за исключением того, что данные по термостабильности в таблице 3 относятся к изделиям, которые подвергали HT, и демонстрируют стабильность при HT.

[0025]

Таблица 2. Цветовые/оптические характеристики (вариант осуществления, показанный на Фиг. 1, монолит)

Таблица 3. Термостабильность (Фиг. 1, после HT; в дополнение к таблице 2)

[0026] Исключительно в качестве примера ниже показаны примеры 1–8, представляющие различные примеры осуществления настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ

[0027] Слои в примерах 1–10 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения наносили распылением на прозрачные стеклянные подложки толщиной 4 мм. Примеры 2 и 6 создавали с возможностью обеспечения нейтрального цвета, а примеры 4 и 8 создавали с возможностью обеспечения синего цвета. Все примеры 1–8 имели слабый красный цвет или не имели красного цвета по цветовым значениям при отражении со стороны стекла (значения a* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6).

При этом примеры 2, 4 и 6–8 также имели слабый красный цвет или не имели красного цвета по цветовым значениям при отражении со стороны пленки (значения a* при отражении со стороны пленки от –10 до +1,6), и изменения, необходимые для обеспечения этого, в сравнении с примерами 1, 3 и 5 были неожиданными и удивительными. Различные значения толщины различных слоев в примерах предназначены для применения в областях с различным желаемым коэффициентом пропускания видимого света. Примеры 9–10 представляли собой покрытия, имеющие только один отражающий ИК–излучение слой (слои 5 и 6 с Фиг. 1 отсутствовали). Оптические измерения представляют собой монолитные измерения. Оптические данные для примеров 1–10 соответствуют осветителю типа С и наблюдателю с углом обзора 2 градуса, если не указано иное. Слои нитрида кремния в каждом примере допировали с использованием около 8% Al. Слои TiN были приблизительно стехиометрическими. Толщина слоев указана в ангстремах (Å). Обозначение «L» в таблице 4 ниже означает «слой» (например, L2 означает «слой 2», показанный на Фиг. 1, L3 означает «слой 3», показанный на Фиг. 1, и так далее).

[0028]

Таблица 4. Стопка слоев по примерам

[0029] Характеристики, измеренные в монолите после отжига и до термической закалки (HT) для примеров 1–5, были следующими.

Таблица 5. Оптические данные (до HT; примеры 1–5)

[0030] Характеристики, измеренные в монолите после термической закалки (HT) для примеров 1–5, были следующими.

Таблица 6. Оптические данные (после HT; примеры 1–5)

[0031] Характеристики, измеренные в монолите после отжига и до термической закалки (HT) для примеров 6–10, были следующими.

Таблица 7. Оптические данные (до HT; примеры 6–10)

[0032] Характеристики, измеренные в монолите после термической закалки (HT) для примеров 6–10, были следующими.

Таблица 8. Оптические данные (после HT; примеры 6–10)

[0033] Все примеры 1–8 соответствовали различным примерами осуществления настоящего изобретения. Как объяснялось выше, все примеры 1–8 имели желательный коэффициент пропускания видимого света, низкий коэффициент отражения видимого света со стороны стекла, желательное низкое значение SHGC, желательное высокое значение LSG и слабый или отсутствующий красный цвет при отражении со стороны стекла (значения a* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6). При этом примеры 2, 4, 6 и 8 также имели слабый красный цвет или не имели красного цвета по цветовым значениям при отражении со стороны пленки (значения a* при отражении со стороны пленки от –10 до +1,6), и изменения, необходимые для достижения этого, в сравнении с примерами 1, 3 и 5, были неожиданными и удивительными. Можно видеть, что в примерах 2, 4, 6 и 8 изменение соотношения толщин или значений толщины между первым и вторым отражающими ИК–излучение слоями 3 и 5 неожиданно привело к смещению цветовых значений a* стороны пленки к нейтральному, и к уменьшению или устранению красного цвета при отражении со стороны пленки (по сравнению с примерами 1, 3 и 5). Следовательно, в определенных примерах осуществления неожиданно было обнаружено, что, когда верхний отражающий ИК–излучение слой 5 физически по меньшей мере на 20% толще (более предпочтительно по меньшей мере на 40% толще), чем нижний отражающий ИК–излучение слой 3, значение a* при отражении со стороны пленки может быть неожиданно улучшено/снижено. В определенных примерах осуществления верхний отражающий ИК–излучение слой 5 толще, чем нижний отражающий ИК–излучение слой 3, по меньшей мере на 50 ангстрем (Å), более предпочтительно по меньшей мере на 100 Å, а иногда по меньшей мере на 150 Å.

[0034] Примеры 9–10 представляли собой однослойные покрытия, отражающие ИК–излучение. Такие варианты осуществления являются предпочтительными, если требуется коэффициент пропускания видимого света 40–60%. Если требуется коэффициент пропускания видимого света менее 40%, желательны двухслойные покрытия, отражающие ИК–излучение, как показано на Фиг. 1, для предотвращения возникновения сильного и красноватого цвета при отражении.

[0035] В примере осуществления настоящего изобретения обеспечено изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния; первый отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния, и первого отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния; третий диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере второго отражающего ИК–излучение слоя, содержащего нитрид титана; причем покрытие не содержит отражающего ИК–излучение слоя на основе серебра; и при этом изделие с покрытием имеет при измерении в монолите: коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70%, коэффициент отражения видимого света со стороны стекла не более около 16% и цветовое значение а* при отражении со стороны стекла от –10 до +1,6.

[0036] В изделии с покрытием по непосредственно предшествующему пункту покрытие в определенных вариантах осуществления содержит только два отражающих ИК–излучение слоя.

[0037] В изделии с покрытием по любому из двух предшествующих пунктов второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, может размещаться между первым и вторым отражающими ИК–излучение слоями и непосредственно контактировать с ними.

[0038] В изделии с покрытием по любому из предшествующих пунктов второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, может содержать TiN_x, где x составляет от 0,8 до 1,2, более предпочтительно от 0,9 до 1,1.

[0039] В изделии с покрытием по любому из четырех предшествующих пунктов один или оба из первого и второго отражающих ИК–излучение слоев может содержать TiN_x, где x составляет от 0,8 до 1,2, более предпочтительно от 0,9 до 1,1.

[0040] В изделии с покрытием по любому из предшествующих пяти пунктов один или оба из первого и второго отражающих ИК–излучение слоев может содержать 0–8% кислорода (атомный %), более предпочтительно 0–5% кислорода (атомный %) и наиболее предпочтительно 0–3% кислорода (атомный %).

[0041] Изделие с покрытием по любому из предшествующих шести пунктов, причем изделие с покрытием может иметь коэффициент отражения видимого света со стороны пленки не более около 16% при измерении в монолите.

[0042] В изделии с покрытием по любому из предшествующих семи пунктов цветовое значение *a при отражении со стороны пленки у изделия с покрытием может составлять от –8 до +1,6 при измерении в монолите.

[0043] В изделии с покрытием по любому из предшествующих восьми пунктов второй отражающий ИК–излучение слой может быть по меньшей мере на 20% толще (более предпочтительно по меньшей мере на 40% толще), чем первый отражающий ИК–излучение слой.

[0044] В изделии с покрытием по любому из предшествующих девяти пунктов второй отражающий ИК–излучение слой может быть физически толще, чем первый отражающий ИК–излучение слой по меньшей мере на 50 ангстрем (Å), более предпочтительно по меньшей мере на 100 Å, а иногда по меньшей мере на 150 Å.

[0045] В изделии с покрытием по любому из предшествующих десяти пунктов первый и/или второй отражающий ИК–излучение слой может состоять по существу из нитрида титана.

[0046] В изделии с покрытием, описанном в любом из предшествующих одиннадцати пунктов, покрытие может дополнительно содержать внешний слой, содержащий оксид циркония.

[0047] В изделии с покрытием по любому из предшествующих двенадцати пунктов стеклянная подложка может представлять собой прозрачную или серую стеклянную подложку.

[0048] Изделие с покрытием по любому из предшествующих тринадцати пунктов, причем изделие с покрытием может иметь значение a* при отражении со стороны стекла от –8 до +1,5 и/или значение a* при отражении со стороны пленки от –8 до +1,5, измеренные в монолите.

[0049] Изделие с покрытием по любому из предшествующих четырнадцати пунктов, причем изделие с покрытием может иметь коэффициент пропускания видимого света 15–60%, более предпочтительно 15–50%, а в определенных вариантах осуществления 15–36%.

[0050] Изделие с покрытием по любому из предшествующих пятнадцати пунктов, причем изделие с покрытием может иметь значение b* при отражении со стороны стекла от –12 до +4 и/или значение b* при отражении со стороны пленки от –20 до +9.

[0051] В изделие с покрытием по любому из предшествующих шестнадцати пунктов покрытие может состоять по существу из первого, второго и третьего диэлектрических слоев, содержащих нитрид кремния, и первого и второго отражающих ИК–излучение слоев и может необязательно содержать внешний слой, содержащий оксид циркония.

[0052] В изделии с покрытием по любому из предшествующих семнадцати пунктов один или более из первого, второго и третьего диэлектрических слоев, содержащих нитрид кремния, могут дополнительно содержать кислород и/или могут быть допированы алюминием.

[0053] Изделие с покрытием по любому из предшествующих восемнадцати пунктов, причем изделие с покрытием можно подвергать термической закалке или просто отжигать и не подвергать термообработке.

[0054] Изделие с покрытием по любому из предшествующих девятнадцати пунктов, причем изделие с покрытием может представлять собой монолитное окно.

[0055] Изделие с покрытием по любому из предшествующих двадцати пунктов, причем изделие с покрытием при измерении в монолите может иметь одно или более из значения SHGC не более 0,52, нормального коэффициента излучения (E_n) не более 0,50 и LSG по меньшей мере 0,70.

[0056] Изделие с покрытием по любому из предшествующего двадцати одного пункта, причем изделие с покрытием при измерении в монолите может иметь значения SHGC не более 0,25, нормального коэффициента излучения (E_n) не более 0,28 и LSG по меньшей мере 0,70.

[0057] Изделие с покрытием по любому из предшествующих двадцати двух пунктов, причем изделие с покрытием может иметь LSG по меньшей мере 1,00 при измерении в монолите.

[0058] В изделии с покрытием по любому из предшествующих двадцати трех пунктов второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, может быть по меньшей мере на 50 Å (более предпочтительно по меньшей мере на 100 Å, а иногда по меньшей мере на 300 Å) толще первого диэлектрического слоя, содержащего нитрид кремния.

[0059] В изделии с покрытием по любому из предшествующих двадцати четырех пунктов первый отражающий ИК–излучение слой может напрямую контактировать с первым диэлектрическим слоем.

[0060] В изделии с покрытием по любому из предшествующих двадцати пяти пунктов второй отражающий ИК–излучение слой может напрямую контактировать с каждым из второго и третьего диэлектрических слоев, содержащих нитрид кремния.

[0061] В изделии с покрытием по любому из предшествующих двадцати шести пунктов первый отражающий ИК–излучение слой может иметь толщину около 5–400 Å (более предпочтительно около 140–300 Å), и/или второй отражающий ИК–излучение слой, содержащий нитрид титана, может иметь толщину около 50–450 Å (более предпочтительно толщину около 200–400 Å).

[0062] После приведенного выше описания специалисту в данной области будут понятны и другие особенности, модификации и усовершенствования. Следовательно, такие другие особенности, модификации и усовершенствования считаются частью настоящего изобретения, объем которого определяется следующими пунктами формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к изделиям с покрытием, которые могут быть использованы для остекления. Техническим результатом является улучшение оптических свойств, в частности обеспечение комбинации приемлемого пропускания видимого света, желательного цвета при отражении, низкого уровня SF, низкого уровня SHGC и высокого LSG для изделия с покрытием при использовании в окнах. Предложенное изделие с покрытием включает покрытие, нанесенное на стеклянную подложку. Причем покрытие содержит: первый диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния; первый отражающий ИК-излучение слой, содержащий нитрид титана, на стеклянной подложке поверх по меньшей мере первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, на стеклянной подложке поверх первого отражающего ИК-излучение слоя, содержащего нитрид титана; второй отражающий ИК-излучение слой, содержащий нитрид титана, поверх второго диэлектрического слоя; третий диэлектрический слой, содержащий нитрид кремния, поверх второго отражающего ИК-излучение слоя. При этом изделие с покрытием имеет при измерении в монолите: коэффициент пропускания видимого света от около 12 до 70%, коэффициент отражения видимого света со стороны стекла не более около 16% и цветовое значение а* при отражении со стороны стекла от -10 до +1,6. Раскрыт также способ изготовления указанного изделия. 5 н. и 45 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.

Формула