Высококачественные низкоэмиссионные покрытия, низкоэмиссионные стеклопакеты и способы их изготовления - RU2558063C2
Код документа: RU2558063C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к тонкопленочным покрытиям для стеклянных и других подложек. В частности, настоящее изобретение относится к низкоэмиссионным покрытиям, которые используют на внешних поверхностях стеклопакетов. Кроме того, предложены способы и оборудование для изготовления указанных покрытий и стеклопакетов.
Пиролитические прозрачные проводящие оксидные (TCO) покрытия хорошо известны в технике. Как правило, эти покрытия включают легированный фтором слой оксида олова. Эти покрытия наносят в непрерывном режиме, когда газообразный предшественник и/или другие материалы-предшественники поступают, пока лента стекла остается горячей на линии производства из расплава. Покрытие, нанесенное на стекло, обычно является достаточно долговечным, очень твердым, что представляет собой преимущество. Однако мутность таких покрытий обычно является относительно высокой. Например, одно имеющееся в продаже пиролитическое покрытие TCO, которое считают достаточно типичным примером таких покрытий, имеет мутность, составляющую приблизительно от 0,74 до 0,96. Кроме того, пиролитические покрытия обычно являются относительно шероховатыми. Например, у упомянутого, имеющегося в продаже пиролитического покрытия шероховатость Ra составляет приблизительно 24,9 нм. Кроме того, было бы желательно исключить пиролитические процессы с использованием фтора.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет схематичный вид поперечного сечения подложки, у которой на основную поверхность нанесено низкоэмиссионное покрытие в соответствии с определенными вариантами осуществления;
фиг. 2 представляет схематичный вид поперечного сечения подложки, у которой на основную поверхность нанесено низкоэмиссионное покрытие в соответствии с определенными вариантами осуществления;
фиг. 3 представляет схематичный вид поперечного сечения подложки, у которой на основную поверхность нанесено гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие поверх низкоэмиссионного покрытия в соответствии с определенными вариантами осуществления;
фиг. 4 представляет в частичном разрезе схематичный боковой вид поперечного сечения многослойного изолирующего стеклопакета, который включает внешний лист и внутренний лист, причем внутренний лист имеет четвертую поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие в соответствии с определенными вариантами осуществления;
фиг. 5 представляет в частичном разрезе схематичный боковой вид поперечного сечения многослойного изолирующего стеклопакета, который включает внешний лист и внутренний лист, причем внутренний лист имеет четвертую поверхность, на которую нанесено гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие поверх низкоэмиссионного покрытия в соответствии с определенными вариантами осуществления;
фиг. 6 представляет в частичном разрезе схематичный боковой вид поперечного сечения многослойного изолирующего стеклопакета, который включает внешний лист и внутренний лист, причем внешний лист имеет первую поверхность, на которую нанесено гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие, и внутренний лист имеет четвертую поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие в соответствии с определенными вариантами осуществления; и
фиг. 7 представляет в частичном разрезе схематичный боковой вид поперечного сечения многослойного изолирующего стеклопакета, который включает внешний лист и внутренний лист, причем внешний лист имеет вторую поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие, и внутренний лист, имеющий четвертую поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие в соответствии с определенными вариантами осуществления.
Определенные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают первый лист, имеющий противоположные первую и вторую основные поверхности. В настоящих вариантах осуществления первый лист представляет собой часть многослойного изолирующего стеклопакета, который включает второй лист. Изолирующий стеклопакет содержит, по меньшей мере, одно межслойное пространство. Второй лист имеет внешнюю поверхность с нанесенным низкоэмиссионным покрытием, содержащим прозрачную проводящую пленку, которую покрывает кислородонепроницаемая пленка. Предпочтительно у низкоэмиссионного покрытия мутность составляет менее чем 0,3, и шероховатость Ra составляет менее чем 3 нм в сочетании с тем, что у покрытого листа монолитное пропускание видимого света составляет более чем 75%.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает термообработанный покрытый стеклянный лист, имеющий основную поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие, содержащее прозрачную проводящую пленку, содержащую оксид индия-олова, которую покрывает кислородонепроницаемая пленка, содержащая нитрид кремния. В настоящих вариантах осуществления прозрачная проводящая пленка, содержащая оксид индия-олова, имеет толщину, составляющую от приблизительно 500 Ǻ до приблизительно 3000 Ǻ, кислородонепроницаемая пленка, содержащая нитрид кремния, имеет толщину, составляющую от приблизительно 200 Ǻ до приблизительно 900 Ǻ, у низкоэмиссионного покрытия мутность составляет менее чем 0,3, и шероховатость Ra составляет менее чем 3 нм, и монолитное пропускание видимого света покрытого листа составляет более чем 80%.
Некоторые варианты осуществления предусматривают многослойный изолирующий стеклопакет, включающий внешний лист и внутренний лист, и изолирующий стеклопакет содержит, по меньшей мере, одно межслойное пространство. В настоящих вариантах осуществления изолирующий стеклопакет имеет внутреннюю поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие, которое включает, по меньшей мере, одну пленку, содержащую серебро и обращенную к межслойному пространству. Внутренний лист в настоящих вариантах осуществления имеет обращенную в сторону помещения внешнюю поверхность с нанесенным низкоэмиссионным покрытием, содержащим прозрачную проводящую пленку, которую покрывает кислородонепроницаемая пленка, содержащая нитридный материал. Предпочтительно у низкоэмиссионного покрытия мутность составляет менее чем 0,3, и шероховатость Ra составляет менее чем 3 нм.
В определенных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает первый лист, имеющий противоположные первую и вторую основные поверхности, причем первый лист составляет часть многослойного изолирующего стеклопакета, который включает второй лист, в котором изолирующий стеклопакет содержит, по меньшей мере, одно межслойное пространство, в котором второй лист имеет внешнюю поверхность, на которую нанесено низкоэмиссионное покрытие, содержащее напыленный слой прозрачной проводящей пленки, которую покрывает напыленный слой кислородонепроницаемая пленка, содержащая нитрид или оксинитрид, причем у низкоэмиссионного покрытия мутность составляет менее чем 0,5, и шероховатость Ra составляет менее чем приблизительно 10 нм, а у покрытого листа монолитное пропускание видимого света составляет более чем 75%. В некоторых из этих вариантов осуществления прозрачная проводящая пленка включает олово (и можно содержать оксид индия-олова), кислородонепроницаемая пленка включает кремний (и может содержать нитрид кремния или оксинитрид кремния), у низкоэмиссионного покрытия поверхностное сопротивление составляет менее чем 13 Ом/квадрат, мутность составляет менее чем 0,1, шероховатость Ra составляет менее чем приблизительно 2 нм, и монолитное пропускание видимого света составляет более чем 81%.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Приведенное ниже подробное описание следует читать, обращаясь к чертежам, причем аналогичные элементы на различных чертежах обозначают аналогичные условные номера. Чертежи, которые необязательно составлены в действительном масштабе, представляют выбранные варианты осуществления и не предназначаются для ограничения объема настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники признают, что у примеров, представленных в настоящем документе, существуют многочисленные полезные альтернативы, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Многие варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают покрытую подложку. Широкое разнообразие типов подложек подходит для использования в настоящем изобретении. В некоторых вариантах осуществления подложка представляет собой листообразную подложку, имеющую, как правило, противоположные первую и вторую основные поверхности. Например, подложка может представлять собой лист прозрачного материала (т.е. прозрачный лист). Однако подложка необязательно должна представлять собой лист, а также она необязательно должна быть прозрачной.
Для многих применений подложка содержит прозрачный (или, по меньшей мере, полупрозрачный) материал, такой как стекло или прозрачная пластмасса. Например, подложка представляет собой стеклянный лист (например, оконное стекло) в определенных вариантах осуществления. Можно использовать разнообразные известные типы стекла, такой как натриево-кальциево-силикатное стекло. В некоторых случаях может оказаться желательным использование «белого стекла», стекла с низким содержанием железа и т.д. В определенных вариантах осуществления подложка представляет собой часть оконного, дверного, потолочного или другого остекления. Чтобы осуществить ограничение солнечного воздействия, настоящее покрытие можно наносить на тонированное солнцезащитное стекло. Таким образом, покрытие согласно любому варианту осуществления, описанному в настоящем документе, можно необязательно наносить на лист тонированного стекла. Это может обеспечивать хорошую селективность.
В настоящем изобретении можно использовать подложки разнообразных размеров. Как правило, используют подложки большой площади. Определенные варианты осуществления предусматривают подложку, у которой максимальный размер (например, длина или ширина) составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,5 м, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 1 м, вероятно, предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно 1,5 м (например, от приблизительно 2 м до приблизительно 4 м) и в некоторых случаях, по меньшей мере, приблизительно 3 м. В некоторых вариантах осуществления подложка представляет собой крупногабаритный стеклянный лист, у которого длина и/или ширина составляет от приблизительно 3 м до приблизительно 10 м, например, стеклянный лист, у которого ширина составляет приблизительно 3,5 м, и длина составляет приблизительно 6,5 м. Кроме того, предусмотрены подложки, у которых длина и/или ширина составляет более чем приблизительно 10 м.
В настоящем изобретении можно использовать подложки разнообразной толщины. В некоторых вариантах осуществления подложка (которая может необязательно представлять собой стеклянный лист) имеет толщину, составляющую приблизительно от 1 до 8 мм. Определенные варианты осуществления предусматривают подложку, у которой толщина составляет от приблизительно 2,3 мм до приблизительно 4,8 мм, и, вероятно, предпочтительнее от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 4,8 мм. В одном определенном варианте осуществления используют лист стекла (например, натриево-кальциево-силикатное стекло), у которого толщина составляет приблизительно 3 мм. Предпочтительно подложка 10' имеет противоположные основные поверхности 16 и 18. Во многих случаях поверхность 16 предназначена в качестве внутренней поверхности, обращенной к межслойному пространству в изолирующем стеклопакете, в то время как поверхность 18 предназначена в качестве внешней поверхности, обращенной к внутреннему помещению здания. Как показано на фиг. 1 и 2, на подложку 10' нанесено низкоэмиссионное покрытие 7. На фиг. 1 покрытие 7 образуют, в порядке от поверхности 18 наружу, прозрачная проводящая пленка 20 и кислородонепроницаемая пленка 100. На фиг. 2 покрытие 7 образуют, в порядке от поверхности 18 наружу, основная пленка 15, прозрачная проводящая пленка 20 и кислородонепроницаемая пленка 100. Пленки 15, 20 и 100 можно наносить в виде отдельных слоев, ступенчатых по толщине пленок или их сочетания, включающего, по меньшей мере, один отдельный слой и, по меньшей мере, одну ступенчатую по толщине пленку. Хотя основная пленка 15 показана как содержащая один слой, она может, в качестве альтернативы, содержать множество слоев. В некоторых вариантах осуществления все пленки в покрытии 7 представляют собой напыленные пленки.
Предпочтительно покрытие 7 состоит из таких материалов и изготовлено такими способами (как подробно описано в настоящем документе), которые позволяют покрытой подложке иметь мутность на уровне, составляющем менее чем 0,5 или менее чем 0,3 (например, менее чем 0,2, менее чем 0,1 или даже менее чем 0,09), шероховатость Ra, которая составляет менее чем приблизительно 10 нм, менее чем приблизительно 5 нм, или менее чем приблизительно 3 нм (например, менее чем приблизительно 2 нм), и монолитное пропускание видимого света, составляющее более чем 75% (вероятно, более чем 80%).
Мутность можно измерять хорошо известным способом, используя, например, прибор Haze-Gard Plus от фирмы BYK. Используют стандартный способ исследования мутности и светопропускания прозрачных пластмасс - стандарт ASTM D 1003-00, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
Ниже описаны образцы, у которых мутность составляет приблизительно 0,08 и шероховатость поверхности составляет приблизительно 1,9 нм, а монолитное пропускание видимого света составляет более чем 70% (например, до и после термообработки), более чем 73% (например, до и после термообработки), более чем 81% (например, после термообработки), более чем 82% (например, после термообработки) или даже более чем 85% в некоторых случаях (например, после термообработки), в сочетании с поверхностным сопротивлением после термообработки, которое составляет менее чем 25 Ом/квадрат, менее чем 20 Ом/квадрат, менее чем 17 Ом/квадрат, менее чем 15 Ом/квадрат или даже менее чем 13 Ом/квадрат в некоторых случаях.
Если нанесена необязательная основная пленка 15, она может содержать в качестве части, основной части или всей массы диоксид кремния, оксид алюминия или их смесь. В некоторых случаях можно использовать оксинитрид кремния (необязательно содержащий некоторое количество алюминия). Можно также использовать нитрид кремния (необязательно содержащий некоторое количество алюминия). Можно также использовать сочетания этих материалов. Можно также использовать другие пленки, известные для применения в качестве барьеров для диффузии ионов натрия. В предпочтительных вариантах осуществления прозрачная проводящая пленка 20 содержит в качестве части, основной части или всей массы оксид индия-олова. В альтернативных вариантах осуществления используют оксид цинка-алюминия, SnO:Sb, напыленный SnO:F или другой известный материал TCO. Таким образом, в определенных вариантах осуществления материал TCO представляет собой напыленную пленку, которая содержит олово (например, содержащий олово оксид вместе с сурьмой, фтором или другим легирующим элементом). В некоторых случаях пленка TCO включает углеродные нанотрубки. Кроме того, в предпочтительных вариантах осуществления кислородонепроницаемая пленка содержит в качестве части, основной части или всей массы нитрид, такой как нитрид кремния, нитрид алюминия или их смесь. Если это желательно, для пленок можно также использовать оксинитрид (например, оксинитрид кремния, необязательно содержащий некоторое количество алюминия). В предпочтительных вариантах осуществления в низкоэмиссионном покрытии 7 содержится основная пленка 15, содержащая в качестве части (или основной части) диоксид кремния, прозрачная проводящая пленка 20, содержащая в качестве части (или основной части) оксид индия-олова, и кислородонепроницаемая пленка 100, содержащая в качестве части (или основной части) нитрид кремния. Диоксид кремния и нитрид кремния может содержать алюминий.
Необязательно основная пленка 15 предпочтительно имеет толщину, составляющую приблизительно 50 Ǻ или более, например, приблизительно от 70 до 300 Ǻ. В определенных вариантах осуществления в покрытии содержится основная пленка из диоксида кремния (необязательно содержащая некоторое количество алюминия), основная пленка из оксида алюминия, основная пленка из нитрида кремния (необязательно содержащая некоторое количество алюминия), или основная пленка из оксинитрида кремния (необязательно содержащая некоторое количество алюминия), толщина которой в некоторых случаях составляет приблизительно 75 Ǻ или приблизительно 150 Ǻ.
Однако в других вариантах осуществления прозрачная проводящая пленка 20 непосредственно покрывает поверхность подложки 18 (т. е. находится с ней в непосредственном контакте). В этих вариантах осуществления, разумеется, отсутствует основная пленка 15. Это представлено на фиг. 1. Заявитель обнаружил, что неожиданно хорошие свойства можно обеспечить в вариантах осуществления, в которых прозрачная проводящая пленка 20 покрывает непосредственно поверхность подложки 18.
Прозрачная проводящая пленка 20 может иметь толщину, составляющую приблизительно от 500 до 3000 Ǻ. В определенных вариантах осуществления толщина пленки 20 составляет менее чем 1500 Ǻ, например, от приблизительно 1000 до приблизительно 1500 Ǻ, например, приблизительно от 1050 до 1400 Ǻ.
Кислородонепроницаемая пленка 100 может иметь толщину, составляющую от приблизительно 200 до приблизительно 900 Ǻ. В определенных вариантах осуществления толщина пленки 100 составляет от приблизительно 300 до приблизительно 800 Ǻ, например, приблизительно 560 Ǻ или приблизительно 460 Ǻ.
Особенно хорошие результаты были получены, когда толщина прозрачной проводящей пленки 20 составляла приблизительно от 1050 до 1400, и толщина кислородонепроницаемой пленки 100 составляла приблизительно от 400 до 750 Ǻ. Однако это сочетание толщин не является обязательным во всех вариантах осуществления. С другой стороны, это сочетание толщин используют просто в одной группе вариантов осуществления. Однако это сочетание толщин можно необязательно использовать в любом варианте осуществления настоящего изобретения (т.е. в любом варианте осуществления, предусматривающем другие сочетания отличительных признаков, описанных в настоящем документе).
В определенных вариантах осуществления в низкоэмиссионном покрытии 7 содержится (или составляет основную часть) прозрачная проводящая пленка 20, содержащая оксид индия-олова (или другая содержащая олово пленка), у которой толщина составляет от приблизительно 500 до приблизительно 3000 Ǻ, и кислородонепроницаемая пленка 100, содержащая нитрид кремния (или оксинитрид кремния), у которой толщина составляет от приблизительно 200 до приблизительно 900 Ǻ. Например, прозрачная проводящая пленка 20 может необязательно содержать оксид индия-олова при толщине, составляющей от приблизительно 1100 до приблизительно 1500 Ǻ, и в кислородонепроницаемой пленке 100 может необязательно содержаться (или составлять основную часть) нитрид кремния при толщине, составляющей от приблизительно 400 до приблизительно 750 Ǻ. Нитрид кремния или оксинитрид кремния может содержать алюминий.
Таблица 1 представляет четыре примерные двухслойные пленки, которые можно преимущественно использовать в качестве низкоэмиссионного покрытия 7:
В некоторых случаях, как показано на фиг. 3, фотокаталитическое и/или гидрофильное покрытие 70 наносят поверх низкоэмиссионного покрытия 7. Подходящие покрытия описаны в патентах и патентных заявках США №№ 7294404, 11/129820, 7713632, 7604865, 11/293032, 7862910, 7820309 и 7820296, причем основные положения всех этих документов включены в настоящий документ посредством ссылки.
В определенных вариантах осуществления низкоэмиссионное покрытие 7 покрывает поверхность № 4, поверхность № 6 или другую внешнюю поверхность внутреннего листа изолирующего стеклопакета. При нанесении низкоэмиссионного покрытия на эту поверхность температура данного внутреннего листа в определенных случаях уменьшается. В таких случаях при нанесении фотокаталитического и/или гидрофильного покрытия 70 поверх низкоэмиссионного покрытия 7 любая конденсационная вода, которая может образовываться на обращенной в сторону помещения поверхности, может легче растекаться по листу и испаряться. Любой вариант осуществления настоящего изобретения может необязательно предусматривать фотокаталитическое и/или гидрофильное покрытие 70 поверх низкоэмиссионного покрытия 7.
Таким образом, определенные варианты осуществления предусматривают покрытую подложку (например, стеклянный лист), который покрывают следующие пленки по порядку от подложки наружу (хотя данная последовательность не является обязательной): электропроводящая напыленная пленка, содержащая оксид олова, напыленная пленка, содержащая нитрид кремния (или другой нитрид, или оксинитрид), напыленная пленка, содержащая диоксид титана. Здесь, пленка, содержащая диоксид титана, может представлять собой, например, пленку TiO2 или пленку, одновременно содержащую диоксид титана и оксид вольфрама. Если нанесена пленка, содержащая диоксид титана, ее физическая толщина может составлять менее чем 100 Ǻ, менее чем 75 Ǻ или даже менее чем 50 Ǻ. В одном варианте осуществления используют TiO2толщиной от 25 до 40 Ǻ. В другом варианте осуществления используют пленку TiO:WO (необязательно содержащую приблизительно 2,5% W) при толщине, составляющей от 50 до 80 Ǻ, например, приблизительно 70 Ǻ. В настоящих вариантах осуществления пленка, содержащая диоксид титана, может быть нанесена непосредственно поверх низкоэмиссионного покрытия 7 (например, таким образом, чтобы существовал непосредственный контакт между пленкой, содержащей диоксид титана, и кислородонепроницаемой пленкой), и/или пленка, содержащая диоксид титана, может быть наиболее внешней (т.е. открытой) пленкой.
«Первая поверхность» (или «поверхность №1») открыта для среды вне помещения. Соответственно, именно поверхность № 1 первой подвергается воздействию солнечного излучения. Внешняя поверхность внешнего листа представляет собой так называемую первую поверхность. Следующей после поверхности № 1 по направлению внутрь здания является «вторая поверхность» (или «поверхность № 2»). Таким образом, внутренняя поверхность внешнего листа представляет собой так называемую вторую поверхность. Следующей после поверхности № 2 по направлению внутрь здания является «третья поверхность» (или «поверхность №3»), за которой следует «четвертая поверхность» (или «поверхность № 4»). По такому же принципу рассматривают изолирующие стеклопакеты, имеющие более четырех основных поверхностей листов.
Например, одна определенная группа вариантов осуществления предусматривает трехслойное остекление (т.е. изолирующий стеклопакет, содержащий три листа), и настоящее покрытие наносят на поверхность № 6 данного стеклопакета. Здесь снова поверхность № 1 и/или поверхность № 2 может содержать необязательные покрытия, описанные в настоящем документе.
В определенных вариантах осуществления подложку 10' нагревают до и/или после осаждения пленки. В качестве дополнения или альтернативы, покрытую подложку 10' можно подвергать термообработке после нанесения покрытия. Если это желательно, после осаждения можно осуществлять термообработку на воздухе вследствие присутствия кислородонепроницаемой пленки 100. Когда покрытую подложку 10' подвергают термообработке, можно устранять дефекты в пленке, и улучшение кристаллической структуры может происходить в прозрачной проводящей пленке 20 без неконтролируемого изменения химического состава прозрачной проводящей пленки 20. Было обнаружено, что предпочтительная кислородонепроницаемая пленка 100, описанная в настоящем документе, может препятствовать кислороду в достижении прозрачной проводящей пленки 20 и создании неконтролируемого изменения ее химического состава во время термообработки. Предпочтительные материалы и толщины пленки, описанные выше, обладают особенными преимуществами в данном отношении.
В определенных вариантах осуществления покрытие 7 покрывает стеклянный лист, и этот покрытый стеклянный лист подвергают термообработке выбранным способом, чтобы покрытое стекло можно было легко резать, используя традиционные способы резки стекла, даже после термообработки. Для этого, например, можно использовать пониженную температуру термообработки, чтобы сохранить напряжение в стекле таким образом, чтобы оно оставалось пригодным для резки даже после термообработки.
Как показано на фиг. 4-7, подложка 10' может необязательно представлять собой прозрачный лист, который составляет часть изолирующего стеклопакета 110. Как правило, изолирующий стеклопакет 110 содержит внешний лист 10 и внутренний лист 10', которые разделяет, по меньшей мере, одно межслойное пространство 800. Распорку 900 (которая может необязательно составлять часть оконного переплета) обычно используют для разделения листов 10 и 10'. Распорку 900 можно прикреплять к внутренней поверхности каждого листа, используя клей или уплотнение 700. В некоторых случаях также предусмотрено торцевое уплотнение 600. В проиллюстрированном варианте осуществления внешний лист 10 имеет внешнюю поверхность 12 (поверхность № 1) и внутреннюю поверхность 14 (поверхность № 2). Внутренний лист 10' имеет внутреннюю поверхность 16 (поверхность № 3) и в некоторых случаях внешнюю поверхность 18 (поверхность № 4). В некоторых вариантах осуществления изолирующий стеклопакет включает, по меньшей мере, три листа. Стеклопакет можно необязательно устанавливать в раме (например, оконной раме) таким образом, что внешняя поверхность 12 внешнего листа 10 является открытой для среды вне помещения 77, в то время как внешняя поверхность 18 внутреннего листа 10' является открытой для среды внутри помещения. Каждая внутренняя поверхность стеклопакета обращена к межслойному пространству 800 стеклопакета. В некоторых вариантах осуществления стеклопакет представляет собой вакуумный изолирующий стеклопакет.
Изолирующий стеклопакет 110 включает низкоэмиссионное покрытие 7 в соответствии с любым вариантом осуществления, описанным в настоящем документе. В варианте осуществления на фиг. 4 на внешнюю поверхность 18 листа 10' нанесено низкоэмиссионное покрытие 7. Здесь низкоэмиссионное покрытие 7 открыто для среды (например, жилого помещения с регулируемой температурой) внутри дома или другого строения.
Изолирующий стеклопакет 110 может дополнительно содержать одно или более гидрофильных и/или фотокаталитических покрытий 70. В варианте осуществления на фиг. 5 (обсуждается выше в отношении фиг. 3) изолирующий стеклопакет включает гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие 70 поверх низкоэмиссионного покрытия 7 на поверхности 18 таким образом, что покрытие 70 открыто для среды (например, жилого помещения с регулируемой температурой) внутри дома или другого строения. В варианте осуществления на фиг. 6 гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие 70 нанесено на внешнюю поверхность 12 листа 10 таким образом, что покрытие 70 открыто для внешней среды 77 (в результате чего оно периодически вступает в контакт с атмосферными осадками). В других вариантах осуществления на поверхность 12 нанесено другое низкоэмиссионное покрытие под покрытием 70 для уменьшения конденсации на поверхности № 1. Если это желательно, изолирующий стеклопакет может включать два гидрофильных и/или фотокаталитических покрытия, например, одно такое покрытие 70 на внешней поверхности 12 листа 10 и другое такое 70 поверх низкоэмиссионного покрытия 7 на внешней поверхности 18 листа 10'.
В некоторых вариантах осуществления используют два гидрофильных и/или фотокаталитических покрытия на изолирующем стеклопакете, например, такие покрытия могут находиться на внешней поверхности внешнего листа и на внешней поверхности внутреннего листа. В некоторых вариантах осуществления такого рода эти два покрытия являются различными. Например, покрытие на внешней поверхности внешнего листа может необязательно представлять собой фотокаталитическое покрытие, в то время как покрытие на внешней поверхности внутреннего листа может необязательно представлять собой нефотокаталитическое гидрофильное покрытие, такое как диоксид кремния. В других вариантах осуществления внешняя поверхность внешнего листа и внешняя поверхность внутреннего листа одновременно содержат фотокаталитические покрытия, но они являются различными (например, в отношении толщины или состава). Например, фотокаталитическое покрытие на внешней поверхности внутреннего листа можно приспособить для активации светом внутри помещения, в то время как для активации фотокаталитического покрытия на внешней поверхности внешнего листа может потребоваться прямой солнечный свет. Таким образом, фотокаталитическое покрытие внутри помещения может иметь повышенный уровень фотоактивности (например, оно может иметь повышенную толщину или содержать состав с повышенной фотоактивностью) по сравнению с внешним фотокаталитическим покрытием.
Изолирующий стеклопакет 110 может включать один или более низкоэмиссионных покрытий 80. В варианте осуществления на фиг. 7 изолирующий стеклопакет включает низкоэмиссионное покрытие 80 на внутренней поверхности 14 листа 10. Если это желательно, низкоэмиссионное покрытие 80 можно в качестве альтернативы наносить на внутреннюю поверхность 16 листа 10'. В некоторых вариантах осуществления покрытие 80 включает три или более отражающих инфракрасное излучение слоев (например, серебросодержащих слоев). Низкоэмиссионные покрытия, содержащие три или более отражающих инфракрасное излучение слоев, описаны в патентах и патентных заявках США №№ 11/546152, 7572511, 7572510, 7572509, 11/545211, 7342716 и 7339728, причем основное содержание всех этих документов включено в настоящий документ посредством ссылки. В других случаях низкоэмиссионное покрытие может представлять собой «однослойное серебряное» или «двухслойное серебряное» низкоэмиссионное покрытие, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. Таким образом, настоящее покрытие 7 можно наносить на одну или более из следующих поверхностей изолирующего стеклопакета: поверхность № 1, поверхность № 4 (для двухслойного остекления) и поверхность № 6 (для трехслойного). Когда его наносят на поверхность № 1, лист сохраняет тепло, и на нем конденсируется меньше воды. Когда его наносят на поверхность № 4 или на поверхность № 6, внутренний лист остается холоднее и сберегает энергию, но на нем может конденсироваться вода. В таких случаях гидрофильное и/или фотокаталитическое покрытие можно наносить поверх покрытия 7, чтобы обеспечивать быстрое испарение любой конденсационной воды, которая может образоваться. Настоящее покрытие 7 может даже быть полезным для монолитного остекления или многослойного стекла.
Настоящее низкоэмиссионное покрытие 7 обладает рядом полезных свойств. В последующем обсуждении рассматриваются некоторые из этих свойств. В некоторых случаях эти свойства рассматриваются в настоящем документе для однослойного (т.е. монолитного) листа 10', содержащего настоящее покрытие 7 на одной поверхности 18 («настоящий лист»). В других случаях эти свойства рассматриваются для содержащего два листа изолирующего стеклопакета 110, где низкоэмиссионное покрытие 7 покрывает поверхность № 4 18, и трехслойное серебряное низкоэмиссионное покрытие покрывает поверхность № 2. Трехслойное серебряное низкоэмиссионное покрытие известно как имеющийся в продаже продукт 366, который поставляет Cardinal CG Company. В таких случаях рассматриваемыми свойствами обладает изолирующий стеклопакет, в котором оба листа изготовлены расплавным методом из прозрачного натриево-кальциево-силикатного стекла, имеют толщину 2,2 мм и разделены межслойным пространством, составляющим ½ дюйма (12,7 мм) и заполненным изолирующей газовой смесью 90% аргона и 10% воздуха («настоящий изолирующий стеклопакет»). Разумеется, эти характеристики никаким образом не ограничивают настоящее изобретение. Если не определены другие условия, в настоящем обсуждении рассматриваются результаты, полученные с использованием хорошо известной компьютерной программы WINDOW 5.2a (например, данные вычислительного центра стекольной промышленности) в стандартных условиях ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха).
Как уже было разъяснено, низкоэмиссионное покрытие 7 содержит прозрачную проводящую пленку, например, прозрачный проводящий оксид, такой как оксид индия-олова. Эта пленка является электропроводящей и придает покрытию низкое поверхностное сопротивление. Например, поверхностное сопротивление настоящего покрытия 7 составляет менее чем 25 Ом/квадрат или менее чем 20 Ом/квадрат. Предпочтительно поверхностное сопротивление настоящего покрытия 7 составляет менее чем 18 Ом/квадрат (например, менее чем 15 Ом/квадрат, менее чем 14 Ом/квадрат или даже менее чем 13 Ом/квадрат). Поверхностное сопротивление покрытия можно измерять стандартным способом, используя четырехточечный зонд. Можно также использовать и другие способы, известные в технике как применяемые для определения поверхностного сопротивления.
Покрытие 7 также обладает низким коэффициентом излучения. Например, коэффициент излучения покрытия 7 составляет менее чем 0,5 или менее чем 0,3. Предпочтительно коэффициент излучения настоящего покрытия 7 составляет менее чем 0,25, менее чем 0,22, менее чем 0,2 или даже менее чем 0,18, например, приблизительно 0,15. Напротив, непокрытый лист прозрачного стекла, как правило, имеет коэффициент излучения, составляющий приблизительно 0,84.
Термин «коэффициент излучения» хорошо известен в современной технике. Этот термин используют в настоящем документе в соответствии с его хорошо известным смыслом, означающим соотношение излучения, образуемого поверхностью, и излучения, образуемого абсолютно черным телом при такой же температуре. Коэффициент излучения одновременно характеризует поглощение и отражение. Его обычно представляют формулой: E = 1 - коэффициент отражения. Настоящие коэффициенты излучения можно определять, как описывает издание «Стандартные способы определения излучения зеркальных поверхностей с помощью спектрометрических измерений» (NFRC 301-93 - Национальный совет по оценке поверхностей остекления), полное содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
Помимо низкого поверхностного сопротивления и низкого коэффициента излучения, настоящий изолирующий стеклопакет обладает очень низким коэффициентом теплопередачи. Как хорошо известно, коэффициент теплопередачи изолирующего стеклопакета представляет собой меру теплоизолирующей способности стеклопакета. Чем меньше коэффициент теплопередачи, тем выше изолирующая способность стеклопакета. Коэффициент теплопередачи настоящего изолирующего стеклопакета составляет менее чем 0,35 (т.е. среднее значение коэффициента теплопередачи стекла), менее чем 0,3, менее чем 0,25, менее чем 0,22, например, приблизительно 0,2.
Термин «коэффициент теплопередачи» хорошо известен в технике. Его используют в настоящем документе в соответствии с его хорошо известным значением, выражающим количество тепла, которое проходит через единицу площади в единицу времени при единичной разности температур между горячей стороной изолирующего стеклопакета и холодной стороной изолирующего стеклопакета. Коэффициент теплопередачи можно определять в соответствии со стандартом, предусмотренным для зимнего коэффициента теплопередачи в издании NFRC 100-91 (1991 г.), полное содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
Компромиссное решение иногда принимают в пользу имеющих низкий коэффициент теплопередачи покрытий, в результате чего выбирают пленку (пленки) с низким коэффициентом теплопередачи, имеющие эффект уменьшения пропускания видимого света до меньшего уровня, чем желательно, и/или увеличения отражения видимого света до уровня, превышающего идеальный. Как следствие, имеющие такие покрытия окна могут обладать неприемлемо низким пропусканием видимого света, иметь несколько подобный зеркалу внешний вид и/или цветовые свойства ниже оптимального уровня.
В сочетании с полезными свойствами, которые обсуждаются выше, настоящее покрытие 7 обладает хорошими оптическими свойствами. Как отмечено выше, компромиссное решение иногда принимают в пользу имеющих низкий коэффициент теплопередачи покрытий, в результате чего выбранные пленки, обеспечивающие низкий коэффициент теплопередачи, обладают эффектом ограниченного пропускания видимого света до уровня, который ниже идеального.
С другой стороны, настоящее покрытие 7 обеспечивает хорошее сочетание этих свойств. Например, настоящий изолирующий стеклопакет 110 (и настоящий лист 10', который является монолитным изделием или составляет часть изолирующего стеклопакета 110) имеет пропускание видимого света Tv более чем 0,4 (т. е. более чем 40%). Предпочтительно настоящий изолирующий стеклопакет 110 (и настоящий лист 10', в том числе монолитный или изолированный) обеспечивает пропускание видимого света Tv, которое составляет более чем 0,5 (например, более чем 0,6) или более чем 0,7, если трехслойное серебряное покрытие заменено однослойным серебряным покрытием, таким как покрытие LoE 179, поставляемое на продажу заявителем настоящего изобретения. Хотя желательный уровень пропускания видимого света можно выбирать и изменять в зависимости от различных применений, определенные предпочтительные варианты осуществления (например, где покрытие 7 представляет собой одну из примерных многослойных пленок, описанных в таблице настоящего документа) предусматривают покрытый лист 10', имеющий монолитное пропускание видимого света, которое составляет более чем 80%, более чем 82% или более чем 83% (или даже более чем 85% в некоторых случаях).
Термин «пропускание видимого света» хорошо известен в технике и использован в настоящем документе в соответствии с его хорошо известным значением. Пропускание видимого света, а также отражение видимого света можно определять в соответствии с документом NFRC 300 «Стандартные способы испытаний для определения солнечных и инфракрасных оптических свойств материалов для остекления и светопрочности систем», который принят организацией National Fenestration Rating Council Incorporated в декабре 2001 г. и опубликован в январе 2002 г. Хорошо известную компьютерную программу WINDOW 5.2a можно использовать для вычисления этих и других рассматриваемых оптических свойств.
Настоящее покрытие 7 может обеспечивать желательные цветовые свойства отраженного света в сочетании с превосходными теплоизолирующими свойствами. В определенных вариантах осуществления (например, где покрытие представляет собой одну из примерных многослойных пленок, приведенных в таблице или подробно описанных ниже) монолитный лист, содержащий настоящее покрытие 7, проявляет отраженный со стороны пленки свет, который характеризуют координата цвета a, составляющая от -2 до -10 (например, от -4 до -8, в том числе -6,16), а также координата цвета b, составляющая от -1 до-14 (например, от -5 до -12, в том числе -8,83). Кроме того, монолитный лист, содержащий настоящее покрытие 7, может проявлять отраженный со стороны стекла свет, который характеризует координата цвета a, составляющая от -2 и до -10 (например, от -4 до -8, в том числе -6,23), и координата цвета b, составляющая от -1 до -14 (например, от -5 до -12, в том числе -8,95). В качестве лишь одного примера, когда покрытие 7 представляет собой оксид индия-олова 1350 Ǻ/нитрид кремния 460 Ǻ, монолитный отраженный со стороны пленки свет характеризуют координата цвета a, составляющая приблизительно -6,16, и координата цвета b, составляющая приблизительно -8,83, и монолитный отраженный со стороны стекла свет характеризуют координата цвета a, составляющая приблизительно -6,23, и координата цвета b, составляющая приблизительно -8,95.
Настоящий лист также проявляет приятный цвет пропускаемого света. Предпочтительно покрытый лист проявляет монолитный пропущенный свет, который характеризуют координата цвета a, составляющая от -4 до 8, и координата цвета b, составляющая от приблизительно -4 до приблизительно 10. В определенных предпочтительных вариантах осуществления (например, где покрытие представляет собой одну из примерных многослойных пленок, приведенных в таблице или подробно описанных ниже), настоящий лист проявляет пропущенный свет, который характеризуют координата цвета a, составляющая от -1 до 5 (в том числе 1,66), и координата цвета b, составляющая от приблизительно 0 до приблизительно 7 (в том числе 3,46).
В настоящем обсуждении цветовых свойств использованы хорошо известные координаты цвета a и b. В частности, эти координаты цвета получаются при традиционном использовании хорошо известной цветовой системы Hunter Lab (Методы/единицы системы Hunter, III. D65, угол наблюдения 10 градусов). Настоящие цветовые свойства можно определять согласно стандартному методу ASTM E 308, соответствующее описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
В определенных вариантах осуществления описанные выше цветовые свойства обеспечиваются в сочетании с поверхностным сопротивлением, коэффициентом излучения, коэффициентом теплопередачи и свойствами пропускания видимого света, которые обсуждаются выше. Например, следующая таблица представляет предпочтительные сочетания свойств в соответствии с определенными вариантами осуществления (приведенные в таблице свойства измерены после термообработки).
Настоящее изобретение также предусматривает несколько способов изготовления настоящего низкоэмиссионного покрытия 7. В предпочтительных вариантах осуществления пленки осаждают методом напыления. Напыление хорошо известно в современной технике.
Предпочтительно низкоэмиссионное покрытие обладает особенно низкой шероховатостью поверхности. Например, покрытие 7 предпочтительно имеет шероховатость поверхности Ra, которая составляет менее чем 10 нм, менее чем 5 нм, менее чем 3 нм, менее чем 2,5 нм, менее чем 2,2 нм или даже менее чем 2,0 нм, например, приблизительно 1,9 нм. Способ и условия осаждения предпочтительно выбирают таким образом, чтобы обеспечивать покрытие с указанной шероховатостью. В качестве альтернативы, покрытие можно полировать после нанесения, чтобы уменьшать шероховатость его поверхности. Однако предпочтительно покрытие проявляет предпочтительную шероховатость поверхности без необходимости какой-либо полировки или аналогичной обработки (например, используется в осажденном виде).
Шероховатость поверхности определяется как отклонение от среднего уровня поверхности. Шероховатость поверхности Ra представляет собой среднее арифметическое значение шероховатости поверхности. Это среднее арифметическое значение абсолютных отклонений от среднего уровня поверхности. Среднее арифметическое значение шероховатости поверхности покрытия обычно представляют уравнением: Ra=(1/L)•∫0L|f(x)|dx. Шероховатость поверхности Ra можно измерять традиционным способом, например, используя атомно-силовой микроскоп (AFM), снабженный традиционным программным обеспечением, которое позволяет вычислить значение Ra.
В некоторых вариантах осуществления, помимо прозрачной проводящей пленки и кислородонепроницаемой пленки, покрытие 7 содержит также один или более слоев для регулирования цвета покрытого изделия. Если коэффициент излучения является приемлемым и предназначен для дорогостоящего целевого материала, то дополнительная толщина оптической пленки может быть обеспечена за счет менее дорогостоящего материала. Кроме того, некоторые варианты осуществления предусматривают наружное покрытие, которое повышает устойчивость, например, используя твердое наружное покрытие или слой для «сухой» смазки.
Настоящее изобретение включает способы изготовления покрытой подложки, например, покрытого стеклянного листа. В соответствии с настоящими способами, предусмотрена подложка 12, имеющая поверхность 18. Если это желательно, эту поверхность 18 можно изготавливать подходящими способами промывки или химической обработки. Настоящее покрытие 7 осаждают на поверхность 18 подложки 12, например, в виде ряда отдельных слоев, ступенчатых по толщине пленок или их сочетания, включающего, по меньшей мере, один отдельный слой и, по меньшей мере, одну ступенчатую по толщине пленку. Покрытие можно осаждать, используя любую технологию осаждения тонких пленок, которая является подходящей для осаждения желательных пленочных материалов при желательных низких уровнях мутности и шероховатости. Таким образом, настоящее изобретение включает варианты осуществления способов, в которых, используя любую одну или более соответствующих технологий осаждения тонких пленок методик, причем области пленки производят последовательное осаждение на подложку (например, лист стекла или пластмассы). В одном предпочтительном способе используют магнетронное напыление при постоянном токе, которое обычно применяют в промышленности. Следует рассмотреть патент США № 4166018 (Chapin), описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. В предпочтительных вариантах осуществления настоящее покрытие наносят напылением, используя переменный ток или пульсирующий постоянный ток от пары катодов. Кроме того, можно использовать HiPIMS (импульсное магнетронное напыление высокой мощности) и другие современные способы напыления.
В кратком изложении магнетронное напыление включает передвижение подложки через ряд имеющих низкое давление зон (или «камер» или «отсеков»), в которых последовательно наносится покрытие на различные области. Для осаждения оксидной пленки мишень может быть изготовлена из самого оксида (например, оксида индия-олова), и напыление можно осуществлять в инертной или окислительной атмосфере. В качестве альтернативы оксидную пленку можно наносить напылением одной или более металлических мишеней (например, напылять содержащий индий и олово металлический материал) в реакционно-способной атмосфере. Чтобы осаждать оксид индия-олова, например, керамическую мишень из оксида индия-олова, мишень можно распылять в инертной или окислительной атмосфере. Нитрид кремния можно осаждать распылением одной или более кремниевых мишеней (которые можно легировать алюминием или аналогичным металлом для повышения проводимости) в реакционно-способной атмосфере, содержащей газообразный азот. Толщину осажденной пленки можно регулировать, изменяя скорость подложки, изменяя мощность, подаваемую на мишени, или изменяя соотношение мощности и парциального давления реакционно-способного газа.
Далее приведены несколько примерных способов нанесения настоящего покрытия 7 на стеклянную подложку.
В одном способе пару вращающихся керамических мишеней из оксида индия-олова распыляют при движении непокрытой стеклянной подложки рядом с активированными мишенями со скоростью, составляющей приблизительно 36 дюймов в минуту (1524 мм/с). В данном примере массовое отношение двух металлов составляло 90% индия на 10% олова. Здесь использовали мощность 16 кВт, и давление при напылении составляло 5 мТорр (0,67 Па) при потоке газа, составляющем 900 станд. куб. см/мин аргона и 10 станд. куб. см/мин кислорода. Толщина полученной пленки оксида индия-олова (ITO) составляла приблизительно 1100 Ǻ. Непосредственно поверх этой пленки ITO наносили пленку нитрида кремния. Здесь нитрид кремния наносили толщиной, составляющей приблизительно 560 Ǻ, перемещая стеклянный лист со скоростью, составляющей приблизительно 36 дюймов в минуту (15,24 мм/с) рядом с парой вращающихся кремниево-алюминиевых мишеней (83 мас.% Si и 17 мас.% Al), при мощности распыления 31,2 кВт, давлении 5 мТорр (0,67 Па) и скорости газового потока 920 станд. куб. см/мин азота. Покрытую подложку затем подвергали термообработке на воздухе в течение 15 минут при максимальной температуре, составляющей приблизительно 690°C. Следующие свойства измеряли до и после термообработки:
В другом способе вращающиеся керамические мишени из оксида индия-олова распыляли при последовательном движении непокрытой стеклянной подложки рядом с тремя парами указанных активированных мишеней со скоростью, составляющей приблизительно 75 дюймов в минуту (31,75 мм/с). В данном примере массовое отношение двух металлов составляло 90% индия на 10% олова. Здесь мощность 25,8 кВт использовали для первой пары вращающихся мишеней, мощность 25,5 кВт использовали для второй пары вращающихся мишеней, и мощность 26,6 кВт использовали для третьей пары вращающихся мишеней. Распыление осуществляли при давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 900 станд. куб. см/мин аргона и 10 станд. куб. см/мин кислорода. Толщина полученной пленки оксида индия-олова составляла приблизительно 1250 Ǻ. Непосредственно поверх этой пленки ITO наносили пленку нитрида кремния. Здесь нитрид кремния наносили толщиной, составляющей приблизительно 560 Ǻ, перемещая стеклянный лист со скоростью приблизительно 75 дюймов в минуту (31,75 мм/с) последовательно рядом с тремя парами вращающихся кремниево-алюминиевых мишеней (83 мас.% Si и 17 мас.% Al), распыляемых, соответственно, при мощности 41,7 кВт, 42,8 кВт и 41,2 кВт, давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 1,520 станд. куб. см/мин азота. Покрытую подложку затем подвергали термообработке на воздухе в течение 15 минут при максимальной температуре, составляющей приблизительно 690°C. Следующие свойства измеряли до и после термообработки:
В еще одном способе вращающиеся керамические мишени из оксида индия-олова распыляли при последовательном движении непокрытой стеклянной подложки рядом с тремя парами указанных активированных мишеней со скоростью, составляющей приблизительно 75 дюймов в минуту (31,75 мм/с). В данном примере массовое отношение двух металлов составляло 90% индия на 10% олова. Здесь мощность 5,3 кВт использовали для первой пары вращающихся мишеней, мощность 25,6 кВт использовали для второй пары вращающихся мишеней, и мощность 27,8 кВт использовали для третьей пары вращающихся мишеней. Распыление осуществляли при давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 937 станд. куб. см/мин аргона и 18 станд. куб. см/мин кислорода. Толщина полученной пленки оксида индия-олова составляла приблизительно 1250 Ǻ. Непосредственно поверх этой пленки ITO наносили пленку нитрида кремния. Здесь нитрид кремния наносили толщиной, составляющей приблизительно 560, перемещая стеклянный лист со скоростью приблизительно 75 дюймов в минуту (31,75 мм/с) последовательно рядом с тремя парами вращающихся кремниево-алюминиевых мишеней (83 мас.% Si и 17 мас.% Al), распыляемых, соответственно, при мощности 41,4 кВт, 42,4 кВт и 42,4 кВт, давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 1190 станд. куб. см/мин азота. Покрытую подложку затем подвергали термообработке на воздухе в течение 15 минут при максимальной температуре, составляющей приблизительно 690°C. Следующие свойства измеряли до и после термообработки:
В еще одном способе пару вращающихся мишеней из металлического индия распыляли при движении непокрытой стеклянной подложки рядом с активированными мишенями со скоростью, составляющей приблизительно 60 дюймов в минуту (25,4 мм/с). В данном примере массовое отношение двух металлов составляло 90% индия на 10% олова. Здесь мощность 16 кВт использовали для пары вращающихся мишеней. Распыление осуществляли при давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 601 станд. куб. см/мин аргона и 100 станд. куб. см/мин кислорода. Толщина полученной пленки оксида индия-олова составляла приблизительно 1240 Ǻ. Непосредственно поверх этой пленки ITO наносили пленку нитрида кремния. Здесь нитрид кремния наносили толщиной, составляющей приблизительно 560 Ǻ, перемещая стеклянный лист со скоростью приблизительно 60 дюймов в минуту (25,4 мм/с) последовательно рядом с парой кремниево-алюминиевых мишеней (83 мас.% Si и 17 мас.% Al), распыляя при мощности 31,2 кВт, давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 900 станд. куб. см/мин азота. Покрытую подложку затем подвергали термообработке на воздухе в течение 15 минут при максимальной температуре, составляющей приблизительно 690°C. Следующие свойства измеряли до и после термообработки:
В следующем способе пару вращающихся мишеней из металлического индия распыляли при движении непокрытой стеклянной подложки рядом с активированными мишенями со скоростью, составляющей приблизительно 60 дюймов в минуту (25,4 мм/с). В данном примере массовое отношение двух металлов составляло 90% индия на 10% олова. Здесь мощность 16 кВт использовали для пары вращающихся мишеней. Распыление осуществляли при давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 601 станд. куб. см/мин аргона и 100 станд. куб. см/мин кислорода. Толщина полученной пленки оксида индия-олова составляла приблизительно 1240 Ǻ. Непосредственно поверх этой пленки ITO наносили пленку нитрида кремния. Здесь нитрид кремния наносили толщиной, составляющей приблизительно 600 Ǻ, перемещая стеклянный лист со скоростью приблизительно 60 дюймов в минуту (25,4 мм/с), последовательно рядом с парой вращающихся кремниево-алюминиевых мишеней (83 мас.% Si и 17 мас.% Al), распыляя при мощности 38,6 кВт, давлении 5 мТорр (0,67 Па) и потоке газа, составляющем 450 станд. куб. см/мин аргона и 451 станд. куб. см/мин азота. Покрытую подложку затем подвергали термообработке на воздухе в течение 15 минут при максимальной температуре, составляющей приблизительно 690°C. Следующие свойства измеряли до и после термообработки:
Для описанных выше образцов шероховатость поверхности покрытого стекла составляла приблизительно 1,9 нм, и мутность составляла приблизительно 0,08.
Приведенные выше примеры представляют варианты осуществления, в которых покрытая подложка показывает увеличение пропускания видимого света вследствие термообработки (необязательно при температурах, оставляющих термообработанное стекло в состоянии напряжения, которое позволяет легко резать стекло, используя традиционный стеклорез), которое составляет по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере +7% и в некоторых случаях по меньшей мере +8%. В качестве дополнения или альтернативы, в этих вариантах осуществления можно получать уменьшение поверхностного сопротивления, составляющего 20 Ом/квадрат или более, 30 Ом/квадрат или более в некоторых случаях, 40 Ом/квадрат или более в некоторых случаях или даже 50 Ом/квадрат или более в некоторых случаях. Как в представленных выше примерах, с этим могут сочетаться монолитное пропускание видимого света после термообработки, составляющее более чем 80%, и/или поверхностное сопротивление после термообработки, составляющее менее чем 20 Ом/квадрат.
Термообработку, используемую в приведенных выше примерах, осуществляли в лабораторной печи, которую устанавливали в соответствии с параметрами промышленной линии закалки, но которая позволяет обрабатывать мелкие образцы. Ниже представлены технические условия лабораторной печи:
Полная длина печи = 2160 мм
Длина каждой из загрузочной и разгрузочной секции = 600 мм
Зоны = 6 (длина каждой зоны 360 мм)
Скорость конвейера = 300 мм/мин
Температура
Зона 1 = 540°C
Зона 2 = 690°C
Зона 3 = 655°C
Зона 4 = 610°C
Зона 5 = 570°C
Зона 6 = 520°C
Следует понимать, что это подробное описание никаким образом не ограничивает настоящее изобретение. Например, покрытую подложку можно в качестве альтернативы подвергать термообработке на традиционной промышленной линии закалки. При этой закалке стекло помещают в печь, выдерживаемую при температуре, составляющей приблизительно от 680 до 705°C (предпочтительно регулируемой от 690 до 700°C). Как правило, стекло выдерживают в печи в течение 100-120 секунд при постоянном движении, чтобы лучше обеспечивать температурную однородность изделия. Это предназначено для повышения температуры стекла до приблизительно 640°C. Затем стекло извлекают из печи и помещают в поток воздуха приблизительно на 50 секунд, чтобы стекло охладилось в достаточной степени, и с ним смог работать оператор. Кроме того, как уже разъяснялось, подложку можно в качестве альтернативы нагревать до осаждения и/или во время осаждения пленки.
Хотя описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что можно осуществлять разнообразные изменения, приспособления и модификации, не отклоняясь от сущности настоящего изобретения и не выходя за рамки объема прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к тонкопленочным покрытиям. Технический результат изобретения заключается в повышении пропускания видимого света, снижении мутности, шероховатости, эмиссионной способности и поверхностного сопротивления покрытия. Многослойный изолирующий стеклопакет содержит внешний лист и внутренний лист. Внешний лист имеет внутреннюю поверхность с нанесенным низкоэмиссионным покрытием. Внутренний лист имеет внешнюю поверхность с регулирующим эмиссионную способность покрытием, содержащим прозрачную проводящую пленку на основе оксида индия-олова толщиной от 1100 Å до 1500 Å, которую покрывает кислородонепроницаемая пленка на основе нитрида кремния или оксинитрида кремния толщиной от 400 Å до 750 Å. У регулирующего эмиссионную способность покрытия поверхностное сопротивление составляет менее чем 20 Ом/квадрат, коэффициент излучения менее чем 0,25, мутность менее чем 0,3, и шероховатость Rсоставляет менее чем 3 нм. У внутреннего листа пропускание видимого света составляет более чем 75%, а у многослойного изолирующего стеклопакета коэффициент теплопередачи составляет менее чем 0,3. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил., 7 табл.
