Низкоэмиссионное покрытие с низким коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенными химическими и механическими характеристиками и способ его изготовления

Низкоэмиссионное покрытие с низким коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенными химическими и механическими характеристиками и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионным покрытиям ("low-e" - от англ. low emissivity - с низкой излучательной способностью), в частности, к покрытиям с низким коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC - от англ. Solar Heat Gain Coefficient или "low-g" от англ. low gain), и улучшенной механической и химической стойкостью.

Уровень техники

Все патенты США и патентные заявки, на которые приводятся ссылки, включая находящиеся в совместном рассмотрении заявки US 11/648913 и US 11/431915, предварительную заявку US 60/680,008, предварительную заявку US 60/736,876 и предварительную заявку US 60/750,782, полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. В спорной ситуации настоящее описание, включая определения, является основным.

Покрытия на прозрачных панелях или подложках, регулирующие прохождение солнечного излучения, предназначены для пропускания видимого света и задерживания инфракрасного (ИК) излучения. Покрытия с высоким коэффициентом пропускания для видимого света и низкой излучательной способностью, нанесенные, например, на строительном остеклении или автомобильных стеклах, могут обеспечить существенное снижение затрат, связанных с управлением параметрами окружающей среды, например, затрат на обогрев или охлаждение.

Как правило, покрытия, обеспечивающие высокое пропускание видимого света и имеющие низкую излучательную способность, представляют собой многослойную систему, включающую прозрачную подложку и оптическое покрытие. Многослойная система включает один или более тонких металлических слоев, обладающих высоким коэффициентом отражения и низким пропусканием в ИК-диапазоне, расположенных между просветляющими диэлектрическими слоями. Такие системы отражают тепловое излучение и изолируют как от холода, так и солнечного излучения. Большая часть используемых сегодня низкоэмиссионных многослойных систем основана на использовании прозрачных диэлектриков. Как правило, толщина диэлектрических слоев подбирается, исходя из снижения внутреннего и наружного отражения для обеспечения высокого пропускания света (>60%). В отражающих ИК-излучение металлических слоях может быть использован практически любой отражающий металл, например, серебро, медь или золото. Серебро (Ag) используется в этих целях наиболее часто благодаря его относительно нейтральному цвету. Просветляющие диэлектрические слои обычно выполняются из прозрачных материалов, выбираемых исходя из обеспечения улучшенного пропускания видимого света.

Обычно в низкоэмиссионных покрытиях стараются обеспечить относительно постоянное отражение по всему видимому спектру, чтобы покрытие имело "нейтральный" цвет, то есть, по существу, было бесцветным. Однако в обычных низкоэмиссионных покрытиях сложно обеспечить резкое увеличение отражения отдельных цветов для достижения эстетического эффекта или иных потребностей.

Для получения требуемых свойств подложки с покрытием состав и толщина каждого слоя многослойного покрытия должны выбираться с особой тщательностью. Например, толщина слоя, отражающего инфракрасное (ИК) излучение, например, серебряного, должна тщательно выбираться. Известно, что излучательная способность слоя серебра падает с уменьшением поверхностного сопротивления слоя серебра. Таким образом, для достижения низкой излучательной способности слоя серебра, сопротивление слоя серебра должно быть минимально возможным. Однако при росте толщины слоя серебра ухудшается пропускание видимого света, что может привести в появлению нежелательной окраски. Было бы желательным повысить пропускание видимого света, снизив толщину слоя серебра, не увеличивая его поверхностного сопротивления и излучательной способности.

Тонкие прозрачные металлические слои серебра подвержены коррозии при соприкосновении, в условиях сырости, с различными коррозионно-активными веществами, например, присутствующими в атмосфере хлоридами, сульфидами, двуокисью серы и др. Для защиты слоев серебра, на серебро могут быть нанесены различные защитные слои. Однако защита, обеспечиваемая обычными защитными слоями, часто оказывается недостаточной.

Стекло с покрытием используется в различных случаях, где покрытие подвергается воздействию повышенных температур. Например, температура покрытий на стеклянных окнах в самоочищающихся кухонных плитах регулярно поднимается до температуры приготовления пищи 120-230°C, зачастую доходя, например, до 480°C во время циклов очистки. Кроме того, когда стекло с покрытием подвергается закалке или гибке, покрытие нагревается вместе со стеклом до температур порядка 600°C и выше в течение промежутков времени до нескольких минут. Эти тепловые воздействия могут привести к необратимым ухудшениям оптических свойств серебряных покрытий. Эти ухудшения являются следствием окисления серебра кислородом, диффундирующим сквозь слои над серебряным слоем и под ним. Ухудшение также может быть следствием реакции серебра с щелочными ионами, например, ионами натрия (Na+), мигрирующими из стекла. Диффузия кислорода или щелочных ионов может облегчаться и усиливаться деградацией или изменением структуры диэлектрических слоев над слоем серебра и под ним. Покрытия должны быть способны противостоять повышенным температурам. Однако, известные многослойные покрытия, использующие серебряную пленку в качестве отражателя инфракрасного излучения, не могут противостоять подобным температурам без какого-либо ухудшения серебряной пленки.

Низкоэмиссионные покрытия описаны в US 4749397 и US 4995895. Низкоэмиссионные покрытия вакуумного нанесения с серебром сегодня широко представлены на рынке окон.

В US 4995895 описывается использование окисляемых металлов в качестве наружных покрытий для снижения помутнения при защите подвергаемых закалке низкоэмиссионных покрытий. Этот патент относится к способам снижения помутнения, появляющегося после воздействия температур свыше 600°C.

Покрытия из металлов, сплавов металлов и оксидов металлов наносились на низкоэмиссионные серебряные покрытия для улучшения некоторых характеристик объекта с покрытием. В US 4995895 описан слой металла или сплава металла, который наносится в качестве самого наружного слоя на слои, наносимые на стеклянную основу. Этот слой металла или сплава металла окисляется и служит в качестве просветляющего покрытия. В US 4749397 описан способ нанесения слоя оксида металла в качестве просветляющего слоя. Слой серебра, заключенный между двумя просветляющими слоями, обладает оптимальными характеристиками пропускания.

К сожалению, оптические покрытия часто получают повреждения во время транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ, включая царапины и воздействие агрессивной среды. Низкоэмиссионные покрытия на основе серебра особенно подвержены агрессивным воздействиям. В большинстве применяемых в настоящее время низкоэмиссионных многослойных систем для решения этих проблем используются защитные слои, расположенные где-нибудь внутри или поверх системы тонких низкоэмиссионных слоев. Тонкие защитные слои служат для снижения коррозии серебряных слоев под действием водяного пара, кислорода или иных текучих сред. Некоторые снижают ущерб от механических повреждений низкоэмиссионной многослойной системы благодаря своей твердости, или снижая трение, если они образуют наружный слой.

В районах полупустынь, а также в местах с интенсивным солнечным воздействием, существующие изделия с высоким пропусканием и низкой излучательной способностью уже с успехом применяются, однако тепловая и световая нагрузка еще чрезмерно высока для достижения высокого теплового и светового комфорта внутри домов и зданий, в которых используются такие низкоэмиссионные продукты.

Имеется ряд многослойных систем с низкой излучательной способностью и пониженным пропусканием света, однако такие продукты обычно обладают по меньшей мере одним из следующих недостатков: высокое отражение, что снижает их эстетическую привлекательность, либо высокое затенение, что делает их непригодными для управления тепловой нагрузкой.

Очень немногие низкоэмиссионные продукты из имеющихся на рынке одновременно обладают требуемыми оптическими характеристиками и коэффициентом затенения. Однако и они требуют модификации, чтобы сделать их идеальными для технологических процессов и массового производства. Кроме того, такие низкоэмиссионные покрытия являются мягкими покрытиями, требующими большой осторожности при хранении и изготовлении стеклянных теплоизолирующих блоков. Необходимо улучшить механическую и химическую стойкость таких покрытий.

Изготовление многослойных систем различной конструкции на одной установке для нанесения покрытий также часто встречает трудности, поскольку требования к настройке установки не всегда совместимы для разных конструкций. Требуется создать различные покрытия, которые можно было бы изготавливать одновременно на установке для нанесения покрытий без простоя и перенастройки установки.

Более того, в настоящее время все больше стекла из соображений безопасности подвергается термической обработке для повышения его механической прочности и предотвращения ранений в случае его разрушения. Это особенно важно для продуктов, отличающихся низким коэффициентом солнечного теплопритока. Увеличение энергии, поглощаемой покрытием, увеличивает возможные тепловые напряжения на стекле, когда часть его находится под воздействием солнечной радиации, а часть находится в тени. Типичные низкоэмиссионные покрытия не предназначены для термического воздействия упрочнения или закалки. Подобные условия могут полностью повредить покрытие, уничтожить его эстетическую привлекательность, сделать его непригодным для использования.

Таким образом, остается насущной потребность в многослойных системах низкоэмиссионных покрытий (и способах их изготовления), в которых решены существующие проблемы. В частности, требуются низкоэмиссионные многослойные системы, обладающие малым коэффициентом солнечного теплопритока, с высокой эстетической привлекательностью, механической и (или) химической стойкостью, которые могут быть подвергнуты, при необходимости, закалке или термическому упрочнению. Более того, требуются многослойные системы, для создания которых не требовалось бы специальной, нестандартной установки для нанесения покрытий.

Раскрытие изобретения

Для решения проблем, относящихся к известным низкоэмиссионным покрытиям (с низкой излучательной способностью), в настоящем изобретении предлагаются усовершенствованные покрытия, в которых используются многослойные системы, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (то есть, многослойные low-g системы), эстетической привлекательностью и равной или лучшей химической и механической стойкостью по сравнению с обычными низкоэмиссионными системами. Более того, предложенные в изобретении продукты совместимы со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно подвергнуть закалке или термическому упрочнению, не создавая опасности деградации слоев многослойной системы или оптических характеристик покрытой подложки, либо проявления других дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к низкоэмиссионным покрытиям.

В настоящем изобретении преодолены недостатки, свойственные известным низкоэмиссионным многослойным системам, путем увеличения поглощения таких систем введением по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя, либо повышением поглощения других слоев, например, защитных слоев. Подобный способ увеличения поглощения в многослойной системе снижает общее светопропускание без увеличения коэффициента отражения света. Такое повышенное отражение света зачастую создает проблемы, особенно, когда происходит на оконном стекле, обращенном внутрь здания.

Подходящий выбор поглощающего материала также дает возможность управлять цветовой характеристикой пропускания стекла с покрытием. В вариантах осуществления, поглощающий слой может быть размещен между слоем, защищающим слой, отражающий ИК-излучение, и закрывающим его диэлектриком. В других вариантах осуществления, для получения такого результата, защитный слой сам по себе может быть сделан более поглощающим. В таких вариантах осуществления, защитный слой, в результате, служит и защитным слоем и поглощающим слоем, и в данном описании называется "поглощающим защитным" слоем. Отражающий ИК-излучение слой, в предпочтительном варианте, выполняется из серебра (Ag), но может использоваться любой отражающий материал, например, медь или золото, и другие.

Соответственно, согласно одной особенности, в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу:

первый диэлектрический слой;

первый катализирующий (затравочный) слой;

первый слой серебра;

первый поглощающий защитный слой, содержащий оксид никеля и хрома и при этом примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода;

второй диэлектрический слой;

второй катализирующий слой;

второй слой серебра;

второй поглощающий защитный слой;

третий диэлектрический слой; и

при необходимости, верхний слой покрытия (слой верхнего покрытия),

при этом покрытие обеспечивает пропускание менее примерно 69% видимого света.

Дополнительный слой верхнего покрытия используется в вариантах осуществления, когда необходимо проведение закалки или термической обработки.

В частных вариантах осуществления по меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя или третьего диэлектрического слоя имеет субстехиометрический состав.

Второй поглощающий защитный слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из металла, сплава, силицида, поглощающего оксида и нитрида, в частности, содержит материал, выбранный из группы, состоящей из Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrOx, Cr, Zr, Mo, W и ZrSi.

По меньшей мере один из первого или второго поглощающих защитного слоев способен уменьшить пропускание покрытия, или по меньшей мере один из первого или второго поглощающих защитного слоев способен увеличить поглощение покрытия.

Второй слой серебра предпочтительно толще первого слоя серебра, а первый поглощающий защитный слой толще второго поглощающего защитного слоя.

Отношение толщины первого слоя серебра к толщине второго слоя серебра предпочтительно составляет примерно от 0,8 до 1,2. Отношение толщины первого поглощающего защитного слоя к толщине второго поглощающего защитного слоя составляет примерно от 1,2 до 2,0.

Первый катализирующий слой предпочтительно толще второго катализирующего слоя. Отношение толщины первого катализирующего слоя к толщине второго катализирующего слоя предпочтительно составляет примерно от 1,2 до 2,0,

По меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического слоя содержит нитрид или оксинитрид.

Коэффициент преломления третьего диэлектрического слоя ниже коэффициентов преломления как второго диэлектрического слоя, так и первого диэлектрического слоя.

По меньшей мере один из упомянутых поглощающих защитных слоев характеризуется отношением "кислород:кВт" (соотношением между потоком кислорода на киловатт мощности установки ионного распыления), равным 2:1.

Каждый из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического по отдельности содержит материал, выбранный из группы, включающей оксид, нитрид, оксинитрид или их комбинации. В частности, по меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического слоя содержит оксид. В частности, оксид содержит до примерно 20 масс.% элемента, выбранного из группы, состоящей из Al и B, в частности, оксид содержит до примерно 10 масс.% элемента, выбранного из группы, состоящей из Al и B.

По меньшей мере один из катализирующих слоев содержит ZnAlOx.

Подложка предпочтительно выполнена из стекла.

Предлагаемое низкоэмиссионное покрытие характеризуется коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC) менее примерно 0,31, в частности, примерно от 0,22 до 0,25. Пропускание света покрытия, измеренное в стеклопакете, предпочтительно составляет примерно от 42% до 46% или примерно от 58% до 62%. Цветовое пропускание покрытия характеризуется отрицательным a* и отрицательным b*Ю, или отрицательным a* и положительным b*.

Предлагаемое низкоэмиссионное покрытие также характеризуется устойчивостью к закалке или термическому упрочнению. При этом оптические свойства не ухудшаются после закалки или термического упрочнения.

В настоящем изобретении также предлагается автомобильное стекло, включающее описанное выше низкоэмиссионное покрытие, а также предлагается способ изготовления низкоэмиссионной многослойной системы, имеющей низкий коэффициент солнечного теплопритока (SHGC), при осуществлении которого наносят на подложку такое покрытие.

Согласно еще одной особенности, в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу:

первый диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy;

первый катализирующий слой, содержащий ZnAlOx;

первый слой, отражающий инфракрасное излучение, содержащий Ag;

первый поглощающий защитный слой, содержащий NiCrOx и при этом примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода;

второй диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy;

второй катализирующий слой, содержащий ZnAlOx;

второй слой, отражающий инфракрасное излучение, содержащий Ag;

второй поглощающий защитный слой, содержащий NiCrOx;

третий диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy; и

при необходимости, верхний слой покрытия,

при этом покрытие обеспечивает пропускание менее примерно 69% видимого света.

Покрытия в настоящем изобретении формируются нанесением слоев на подложку. В предпочтительном способе нанесение осуществляется магнетронным распылением.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, предложенной в настоящем изобретении;

на фиг.2 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, включающей катализирующие слои для улучшения свойств слоев серебра;

на фиг.3 представлен другой вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.4 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.5 представлен вариант осуществления низкоэмиссионной многослойной системы для использования в автомобиле или ином транспортном средстве, включающей две стеклянных подложки, слой поливинилбутирата и покрытие в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.6А и 6Б приведены оптические константы типовых материалов, пригодных для использования в low-g поглотителях, предложенных в настоящем изобретении. На фиг.6А представлены данные, относящиеся к коэффициенту преломления (n), а на фиг.6Б представлены данные, относящиеся к коэффициенту поглощения (k);

на фиг.7 приведены зависимости коэффициента преломления и коэффициентов затухания для двух стехиометрических составов SiAlOxNy;

на фиг.8 приведены зависимости предпочтительных значений n и k для SiAlOxNy в многослойной системе с низким коэффициентом солнечного теплопритока, в соответствии изобретением;

на фиг.9 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.10 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.11 представлен вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.12 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, включающий катализирующие слои для улучшения свойств слоев серебра;

на фиг.13 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;

на фиг.14 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание осуществления изобретения

В приведенном ниже подробном описании делаются ссылки на некоторые конкретные варианты осуществления изобретения. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы специалист был в состоянии практически осуществить изобретение, при этом подразумевается, что возможны и другие варианты осуществления, и что могут быть сделаны изменения в структуре и в соответствии с принципом действия, не противоречащие существу настоящего изобретения и не выходящие за пределы области его патентных притязаний.

В настоящем изобретении предложены улучшенные покрытия, которые образуют низкоэмиссионные многослойные системы, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC), привлекательным внешним видом и равной или улучшенной химической и механической стойкостью по сравнению с типичными низкоэмиссионными многослойными системами. Кроме того, в изобретении предложены продукты, совместимые со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно с успехом подвергнуть закалке или термическому упрочнению, без проявления дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к низкоэмиссионным покрытиям.

В вариантах осуществления настоящего изобретения требуемые характеристики низкоэмиссионных многослойных систем достигаются увеличением поглощения таких систем посредством введения по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя, либо увеличением поглощения других слоем, например, защитных слоев (создавая, тем самым, "поглощающие защитные" слои). Такой способ увеличения поглощения многослойной системы уменьшает общее светопропускание без увеличения отражения света. Увеличенное отражение зачастую создает проблемы, особенно, когда оно возникает у оконного стекла, обращенного внутрь здания. Устойчивость к закалке может быть повышена путем подбора толщины диэлектрических или поглощающих защитных слоев, либо свойств поглощающих защитных слоев.

Согласно одной особенности, в изобретении используется низкоэмиссионная многослойная система, включая покрытие на подложке, причем покрытие содержит по меньшей мере один поглощающий слой. Поглощающий слой может быть дополнительным слоем к защитному слою. В альтернативном варианте, защитный слой может быть изменен так, чтобы также действовать как и поглощающий слой, становясь поглощающим защитным слоем, в результате чего исчезает необходимость в раздельных поглощающем и защитном слоях. Низкоэмиссионная многослойная система характеризуется величиной коэффициента солнечного теплопритока (SHGC), составляющей менее примерно 0,34, желательно, менее примерно 0,31. В некоторых вариантах осуществления, низкоэмиссионная многослойная система характеризуется величиной SHGC, составляющей примерно от 0,22 до 0,25. В различных вариантах осуществления, светопропускание многослойной системы составляет примерно от 42% до 46%. В некоторых описанных здесь вариантах, светопропускание может достигать примерно 62%. Во время закалки, пропускание поднимается примерно на 1-8%. В некоторых вариантах осуществления, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания с отрицательным a* и отрицательным b*. В альтернативных вариантах, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания с отрицательным a* и положительным b*.

Согласно другой особенности, в настоящем изобретении предложено низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу, первый диэлектрический слой; первый слой, отражающий ИК-излучение; первый поглощающий защитный слой; второй диэлектрический слой, второй слой, отражающий ИК-излучение; второй поглощающий защитный слой; третий диэлектрический слой; и при необходимости, слой верхнего покрытия (верхний слой покрытия). Либо первый поглощающий защитный слой, либо второй поглощающий защитный слой используются в случае необходимости, то есть, использование двух таких слоев не обязательно. Используемый в случае необходимости слой верхнего покрытия применяется в вариантах осуществления, которые подвергаются закалке или термической обработке. В предпочтительном варианте осуществления, под один или более слои, отражающие ИК-излучение, наносится катализирующий слой.

Подложка, в предпочтительном варианте осуществления, делается стеклянной. В предпочтительных вариантах осуществления, два слоя, отражающие ИК-излучение, представляют собой слои серебра, и сбалансированы в соотношении Agl/Ag2 примерно 80% или более. В других вариантах осуществления, однако, соотношение может опускаться до 50%. Наличие сбалансированных слоев серебра дает различные преимущества, в частности, с точки зрения изготовления. Поскольку оба анода эродируют примерно с одинаковой скоростью, продолжительность процесса может быть сделана максимально возможной. Когда, например, второй слой серебра (Ag2) значительно толще, чем первый слой (Ag1), установка для нанесения покрытий требует проветривания в начале процесса, что отрицательно влияет на производственные расходы. В изобретении также используются покрытия, содержащие один слой серебра, вместо двух или более слоев серебра.

В предпочтительном варианте, поглощающий слой, если это отдельный слой, располагается между слоем, защищающим серебряный слой, и диэлектрическим закрывающим слоем. Поглощающий материал может включать металл, сплав, силицид, поглощающий оксид, поглощающий серый металл, нитрид, либо иной другой подходящий материал, который дает требуемый эффект. Предпочтительные для использования материалы включают Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrOx, Cr, Zr, Mo, W и ZrSi, сплавы никеля или хрома, переходные металлы, их нитриды, субнитриды, и субоксиды, а также силициды и алюминиды, и другие вещества. В предпочтительных вариантах осуществления, как предназначенных для закалки, так и не закаляемых, поглощающий материал содержит NiCr. В вариантах осуществления, не подлежащих закалке, в качестве поглощаемого материала хорошо подходит Ti.

Надлежащим выбором поглощающего материала специалист может управлять цветовой характеристикой пропускания стекла с покрытием. Нейтральный цвет (предпочтительны отрицательные и хорошо сбалансированные значения а* и b* (по шкале CIE LAB). Минимальное требование состоит в том, чтобы значение а* было отрицательным, а значение b* было меньше +2 для пропускания и отражения со стороны стекла) эстетически более привлекателен, чем более зеленоватый или желтоватый оттенок. Нейтральное пропускание особенно желательно, поскольку это обеспечивает правильную цветопередачу стеклопакета, в котором вставлено стекло. Настоящее изобретение дает возможность получения, при необходимости, голубоватого оттенка.

Таким образом, было установлено, что некоторые материалы в конструкциях с низким коэффициентом солнечного теплопритока позволяют снизить пропускание низкоэмиссионных покрытий и обеспечить предпочтительный характер цветопередачи многослойной системы. В случае закаливаемых покрытий, предпочтительные для использования материалы также обладают температурной стабильностью в составе тонкопленочной многослойной системы. В качестве альтернативы поглощающим материалам, упомянутым выше, могут быть использованы и многие другие материалы. К ним относятся те, у которых интервалы значений коэффициента преломления (n) и коэффициента поглощения (k) обеспечивают выполнение функции снижения пропускания. В конструкции с низким коэффициентом солнечного теплопритока, позволяющей производить закалку, поглощающий слой будет обладать подходящими оптическими свойствами, а также и термостабильностью.

В том случае, если отдельный поглощающий слой не используется, один или более защитных слоев могут быть модифицированы для увеличения поглощения, благодаря чему достигаются те же требуемые оптические свойства, описанные выше. В предпочтительном варианте, такая модификация включает изменение уровней газа в этих слоях, как показано на приведенных ниже графиках. Эти графики показывают соотношение между потоком кислорода, соответствующего NiCrOx, на киловатт мощности установки ионного распыления, и коэффициентом (k) поглощения NiCrOx. По второй оси Y ординат показаны величины пропускания в видимой области (TY) или коэффициента солнечного теплопритока (SHGC), когда данный NiCrOx используется в низкоэмиссионной системе с двумя серебряными слоями, описанной в настоящем раскрытии.

В предпочтительном варианте, процентный состав NiCrOx базируется на распыляемой мишени длиной 2879 мм, к которой подводится энергия постоянного тока. Подводимая мощность обычно составляет от 15 до 45 кВт. Поток аргона составляет 300 стандартных кубических см.

В US 6,416,872, полностью введенном в настоящее описание посредством ссылки, упоминается использование конструкции для управления солнечным теплопритоком, в которой имеется тонкопленочная многослойная система типа Фабри-Перо (металл/диэлектрик/металл). Один из металлов является материалом, отражающим инфракрасное излучение (серебро), а другой является оптически поглощающим материалом. Оптически поглощающий материал описывается в терминах интервала соответствующих оптических констант. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения также используются многослойные системы Фабри-Перо с общей структурой слоев металл/металл/диэлектрик/металл/металл, или, более конкретно, металл/тонкий поглотитель-субоксид (защитный)/металл/диэлектрик/металл/тонкий поглотитель-субоксид (защитный)/металл. В каждом из этих случаев, один металл из пары "металл/металл" является, в предпочтительном варианте, металлом, отражающим ИК-излучение, а другой является, предпочтительно, поглощающим металлическим материалом. Поглощающий металлический материал с низким коэффициентом солнечного теплопритока может быть описан интервалом оптических констант, аналогичным тем, что предложены в US 6,416,872. Оптические константы типовых материалов, подходящих для оптического использования в качестве поглотителей с низким коэффициентом солнечного теплопритока представлены графическими зависимостями на фиг.6А и 6Б. На основе данных, представленных на фиг.6А, предпочтительным интервалом значений коэффициента преломления на длине волны 550 нм является, примерно, 1-5,5 для показанных металлических поглотителей. Согласно данным, представленным на фиг.6Б, для показанных металлических поглотителей коэффициент поглощения на длине волны 550 нм лежит в интервале примерно от 1,75 до 4,5. Дополнительным параметром, который может быть использован для определения подходящих материалов, является положительный наклон графика зависимости коэффициента преломления на длине волны 550 нм. Этот признак отличает металлические материалы от субоксидов и нитридов, которые на аналогичных графиках обычно имеют отрицательный наклон на 550 нм.

В варианте осуществления изобретения, поглощающий слой, если он представляет собой отдельный слой, вводится в совершенно определенном месте многослойной системы. Это необходимо для оптимизации других характеристик, которые важны для изготовления и обработки стекла с покрытием, особенно стойкости к воздействиям и простоте изготовления.

В предпочтительном варианте, каждый из поглощающих слоев имеет толщину примерно от 0,1 нм до 8 нм. Если используется два поглощающих слоя, то толщина первого поглощающего слоя, желательно, больше толщины второго поглощающего слоя. В предпочтительном варианте, толщина первого поглощающего слоя составляет, примерно, от 1 нм до 6 нм, а лучше, от 1,5 нм до 4 нм. Толщина второго поглощающего слоя, в предпочтительном варианте, составляет примерно от 0,1 нм до 5 нм, а лучше, примерно, от 0,1 нм до 4 нм. В альтернативном варианте осуществления, первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3 нм. В другом альтернативном варианте осуществления, второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,5 нм. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3,6 нм. В другом альтернативном варианте осуществления, второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,1 нм. Указанные интервалы толщин в равной мере подходят для поглощающих защитных слоев, в том случае, если такие слои используются вместо отдельных поглощающих и защитных слоев.

Защитный слой (отдельный или как поглощающий защитный слой) защищает слой серебра от воздействия плазмы, когда поверх него распыляется диэлектрик. Он также повышает химическую устойчивость, сдерживая диффузию агрессивных частиц типа O₂, О, H₂O и Na⁺. В предпочтительном варианте осуществления, защитный слой прозрачен. Защитный слой может включать, не ограничивая изобретение, NiCr, NiCrOx, TiOx, NiCrNxOy, NiCrNx, Ti или иной метал или металлы, либо их субнитриды и субоксиды. Предпочтительным материалом защитного слоя является NiCrOx. В таких слоях, особенно в первом (т.е., нижнем) NiCrOx слое, может содержаться примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода. В предпочтительном варианте, атомное процентное содержание кислорода составляет от 20% до 55%. Термостойкость для версий настоящего изобретения, предназначенных для закалки, улучшалась, когда первый слой NiCrOx содержал примерно 20 атомных процентов кислорода. В предпочтительных вариантах, (в частности, когда защитный слой модифицируется для придания ему свойства поглощения), защитный слой содержит NiCrOx и является тонким защитным слоем, распыленным на серебро и наносимым с планарных мишеней. В предпочтительном варианте, этот слой распыляется в смеси аргон/кислород. Соотнесение мощности и потока кислорода (ст. куб. см) представляет собой предпочтительный способ, используемый для оценки окисления в распыляемом NiCrOx. Отношение, используемое для полностью окисленного NiCrOx, составляет 10:1. Отношение, используемое в некоторых покрытиях, в соответствии с изобретениями, желательно составляет от 7,5:1 до 8,