專利名稱：能回火的、反射紅外輻射的層體系及制備該層體系的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于透明基底的、可回火的、對紅外輻射進行反 射的層體系，并且該層體系具有施加于基底上的、對紅外輻射進行反 射的層序列，以及本發(fā)明還涉及制備該層體系的方法。該層序列包含 至少一個選擇性功能層。
本發(fā)明還涉及制備這樣的層體系的方法，在所述方法中，憑借適 當?shù)姆椒ǎ瑢t外輻射進行反射的層序列施加到透明基底上。
背景技術：
通常地，對紅外輻射進行反射的層體系(低輻射-層體系)由功能 層、改善功能層粘附性的底層以及去反光的被覆層組成，其中，層體 系內的各個層可以重復。通常由貴金屬(大多是銀)或者貴金屬的合 金組成的功能層在層厚度很小的情況下，就已經具有在紅外區(qū)域內良 好的選擇性的反射能力。如果在層體系中僅布置一個功能層，則該層
體系通常被稱為"單低輻射(Single-Low-E)"。
除了去反光之外，所述被覆層還特別用于改善機械和化學穩(wěn)定性。 被覆層通常由高折射的、含硅的介電材料組成。為了提高層體系在可 見光區(qū)域內的透射率，將所述去反光層布置在選擇性功能層的上面和/ 或下面。
為了基底的硬化和/或變形，這種對紅外輻射進行反射的透明的層 體系也要經歷回火工藝。在該情況下，該層體系具有具備如下層特性 的層序列，即所述層特性容許對該層體系進行承載的基底經受熱處理 過程并且在此將所出現(xiàn)的光學特性、機械特性和化學特性的變化保持在限定的限度內。根據(jù)被涂布的基底的應用，基底的層體系在不同的 時間模式下的回火工藝中經受不同的氣候條件。
由于已施加的層體系的不同的溫度負荷，在制備層體系的隨后位 于其上的層的過程中以及在回火工藝過程中，會發(fā)生改變功能層的反 射能力及改變層體系的透射率的各種過程，特別是使去反光層的組分 擴散到功能層中去或者反過來。為了避免這種擴散過程，在去反光層 與功能層之間插入阻擋層，該阻擋層被用作擴散性組分的緩沖層。這 些阻擋層相應于所出現(xiàn)的溫度負荷地構造和布置，并且該阻擋層對敏 感的且通常很薄的一個或多個功能層進行保護以免受相鄰層的影響。 通過插入一個或多個阻擋層，特別地能降低由于回火工藝引起的層體 系的色移以及層體系方塊電阻的增加。
公知的是，特別是NiCr-或NiCrOx-層作為能回火的層體系的阻擋 層。于是，在DE 035 43 178和EP 1 174 379中，所述阻擋層包住一個 或多個銀層或者該阻擋層至少在一側進行防護。但是，所述的阻擋層 導致該一個或多個銀層的傳導能力下降。若沉積有方塊電阻為約5歐 姆/平方米的銀層并且將該銀層插入兩個NiCrOx-層中，則該插入過程 可以導致將方塊電阻提高約1.5歐姆/平方米達到6.5歐姆/平方米。
在EP0 999 192B1中介紹了一種如下的層體系，該層體系含有作 為選擇性功能層的銀層，并且該選擇性功能層在兩側設有以由鎳或鎳 鉻組成的阻擋層。在此，在單低輻射(Single-Low-E)時通過將NiCrOx-層插入的功能性銀層中，該層體系在熱處理時候得以穩(wěn)定化。缺點在 于，在該層體系中兩個銀分層的每個單層都必須為約7-8nm厚，以便 避免形成銀分層的孤島。所述孤島的形成導致層體系的低透射率。此 外，在EP 0 999 192 Bl中還介紹了在阻擋層與銀層之間的低化學計量 的TiOx-層的使用。該TiOx-層會減少所謂的霧的形成，亦即由于進入 功能層的擴散過程而改變功能層的光學特性。但是，在熱處理時該吸 收性的TiOx-層發(fā)生氧化，并且導致透射率的顯著改變并導致已預調整的顏色位置的推移。
在EP 1 238 950 A2中介紹了一種能回火的層體系，該層體系在作 為敏感層的銀層的兩側設置有作為阻擋層的NiCrOx-層。另外，在該層 體系中設置有介電的界面層，該界面層在各種情況下位于阻擋層之下 和阻擋層之上。這樣的層對該層體系起到不同的穩(wěn)定化的作用并且在 回火工藝中同樣起到擴散屏障的作用。
此外，在EP 1 238 950中介紹了在使可熱處理的層體系穩(wěn)定化時 使用梯度層。在此，缺點在于，SiNx-層位于阻擋層之下，由此方塊電 阻不會減小進而層體系的發(fā)射率不會減小。在該解決方案中，也設置 了多個由帶有下層的敏感性的銀層組成的層序列并且分別設置兩個包 住各銀層的阻擋層。
由DE 100 46 810同樣公知的是，可施加金屬阻擋層，該金屬阻擋 層與功能層的銀一起在兩個層之間的過渡區(qū)域內形成梯度層。同樣地， 去反光層可以由多個金屬氧化物層與位于金屬氧化物層之間的、由兩 個相鄰的單層構成的梯度層組成。
因為用與去反光層的金屬氧化物的運用并非最佳解決方案，所以 在DE 101 31 932中，去反光層由不同金屬氮化物的多個單層組成，其 中，層的金屬份額從起始的100%減少到0%并且相鄰的單層的材料份 額在量上則從0%升高到100%。但是，已經證實，該層體系也不能保 證所期望的透射率。
已經表明，這些不同類型的層結構盡管有著不同的措施，但是總 還是對于氣候條件過于敏感并且僅能適應特定的回火工藝，從而它們 在要求苛刻的或迥異的氣候條件下不能以足夠的品質或產率制造。
同樣地，對于具有未限定初始狀態(tài)的毛坯玻璃，亦即具有波動(特別是在其鈉份額方面)的玻璃化學組成的毛坯玻璃，這些層體系在制 備中也表現(xiàn)出質量問題。此外，其它的玻璃影響(諸如用于處理玻璃 的吸管的印痕或腐蝕，這些玻璃影響通過可視監(jiān)控通常是不能被發(fā)現(xiàn) 的并且通過常規(guī)的清潔不能被清除)會招致層體系特性不期望的改變。 對這樣的玻璃影響，特別的不利的是，它們對于層體系的特性的作用 在回火工藝之后才能察覺。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務在于，提供一種層體系及制備該層體系的方 法，所述層體系在對基底進行熱處理的要求苛刻的氣候條件下和/或在 玻璃基底中狀態(tài)未限定的情況下，保證足夠的質量，特別是在可見光 區(qū)域內可調節(jié)的、約為10至80%的透射率以及低發(fā)射率，并同時使得 層體系的顏色位置最大程度的穩(wěn)定性成為可能。
該任務通過具有權利要求1的特征的層體系以及具有權利要求23
的特征的方法得以解決。本發(fā)明的有利的構造方案是從屬權利要求的 主題。
可回火的、紅外線反射性的且在可見光區(qū)域內可有針對性調節(jié)地
進行吸收的、用以涂布介電基底(S0)的層體系根據(jù)本發(fā)明地在基底 (SO)上以如下順序具有至少一個高折射的透明介電層S2、基底側的吸 收或阻擋層S3、功能性的金屬反射層S4、上吸收或阻擋層S5以及高 折射的透明介電層S6。
根據(jù)本發(fā)明的層體系使得在可見光區(qū)域內可調整的透射率在約 10%至約80%的情況下，玻璃基底上的可回火的紅外線(IR)-反射性 層體系(低輻射)的特性與可回火的日光控制體系的特性的組合成為 可能。
所述層S4有利地由銀或銀合金組成。根據(jù)本發(fā)明的一個構造方案設置為，對于波長為550nm的光，層 S2和S6中的至少一個的折射率在2.0與2.5之間。
在此，層S2可以由金屬的、半導體的或半導體合金的氧化物或氮 化物組成。另外，可以設置為，層S6含有硅。
在本發(fā)明的另一構造方案中，層S3和S5中的至少一個由金屬、 金屬氧化物、金屬氮化物或合金組成。
為此可以設置為，層S3和S5中的至少一個含有鉻或鉻化合物。 例如可以設置為，層S3和S5中的至少一個含有CrNx。
根據(jù)本發(fā)明的改進方案，層S3和S5在使用相同材料的情況下具 有相同的化學計量和層厚度(對稱體系)。
可選地也可以設置為，層S3和S5在使用相同材料的情況下具有 不同的化學計量和/或層厚度(不對稱體系)。
在本發(fā)明的構造方案中，層S3和S5中的至少一個由具有 1.5<n<2.1的SiOxNy、 NiCr或NiCr-化合物(NiCrNx或NiCrNx)組成。
根據(jù)本發(fā)明的改進方案，在基底S0與層S2之間布置透明的、中 等折射至低折射的、介電的阻隔層和/或粘附層Sl。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方案，在層S6上布置透明的、中等折射至低 折射的、介電的阻隔層和/或粘附層S7。
有利地可以設置為，層Sl的折射率小于層S2的折射率。此外有利地可以設置為，層S7的折射率小于層S6的折射率。
特別有利的是，對于波長為550nm的光，層S1和S7中的至少一 個的折射率在1.60與1.75之間。
此外可以設置為，這樣地選擇層Sl和S7中的至少一個的材料， 使得其折射率接近于基底SO的折射率。
為此可以設置為，層Sl和S7中的至少一個含有金屬的、半導體 的或半導體合金的氧氮化物。層Sl和S7中的至少一個有利地含有氧 氮化硅。
特別有利的是，Sl的光學厚度(n*d)小于V4 (LAMBDA/4)， 其中人(LAMBDA ) 是透明光譜區(qū)域的光譜矩心 (Schwerpunktwelleniange )。
根據(jù)本發(fā)明的另一改進方案設置為，在層Sl與S7之間布置有至 少另一個金屬的反射層。
至少另一個金屬的反射層有利地含有銀。
用于制備這種層體系的、根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，至少一 個層通過濺射來施加，優(yōu)選通過直流(DC)-磁控濺射或中頻(MF)-磁控濺射來施加。
有利的是，層Sl和S7中的至少一個通過化學氣相沉積(CVD)-工藝或等離子體輔助的CVD工藝來施加。
層Sl和S7中的至少一個優(yōu)選在含氧和/或含氮氣氛中通過硅或硅 鋁合金的反應性磁控濺射來施加。層Sl和S7中的至少一個特別優(yōu)選地在含氧和/或含氮的氬氣氛中 通過硅或硅-鋁合金的反應性磁控濺射來施加。
此外，根據(jù)本發(fā)明地可以設置為，作為具有不同化學計量的梯度
層的層Sl和S7中的至少一個在含氧和/或含氮和/或含氬的氣氛中通過 硅或硅-鋁合金的反應性磁控濺射來施加。
可行的、根據(jù)本發(fā)明的層體系的示例是
S0/Sl/Si3N4/CrNx/Ag/CrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N麵CrNx/Ag/CrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N4/CrNx/Ag/NiCrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N4/SiOxNy/Ag/CrNx/Si3N4/S7
層S3和S5作為吸收性和反射性層起作用，經由該吸收性和反射 性層的厚度可以對層體系的透射率進行調整。通過使用不同厚度的Cr 或CrNX-化合物用以實現(xiàn)對于至少一個吸收層所期望的透射率，可以 將回火之后的顏色遷移保持得很小。Cr或CrNx是用于保護Ag層的良 好的阻擋體。如果Cr或CrNx-層只是施用于銀的一側上，則在其它側 上必須施用其它的薄的阻擋層(例如SiOxNy、 NiCrNx、…)用來保護 Ag層。使用Cr或CrNx-化合物來代替典型的NiCr或NiCr-化合物 (NiCrOx)的另一優(yōu)點在于回火之后很小的霧度形成，該霧度形成過程 另外在其它情況下由于鎳擴散進入相鄰的層中而引起。
選擇性的層S1是如下的阻隔層，該阻隔層會阻礙Na+從玻璃基底 中擴散進入層體系中并阻礙對層特性的玻璃影響，例如腐蝕或吸管印 痕。此外，通過層S1的沉積，將由玻璃基底帶入到涂布設備中的水從 基底去除掉。
選擇性的層S7以其涉及常用的被覆層S6更低的折射率而表現(xiàn)為去反光層，該去反光層在期望高透射率情況下更明顯提高該層體系的 透射率。
權利要求
1.能回火的、反射紅外線的且能有針對性調整地進行吸收的、用以涂布介電的基底(S0)的層體系，所述層體系在所述基底(S0)上按如下順序具有至少一個高折射的透明介電層S2、基底側的吸收或阻擋層S3、功能性的金屬反射層S4、上吸收或阻擋層S5以及高折射的透明介電層S6。
2. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S4 由銀或銀合金組成。
3. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，對于波長為 550nm的光，所述層S2和S6中的至少一個的折射率在2.0與2.5之間。
4. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S2 由金屬的、半導體的或半導體合金的氧化物或氮化物組成。
5. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S6 含有Si。
6. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3 和S5中的至少一個由金屬、金屬氧化物、金屬氮化物或合金組成。
7. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3 和S5中的至少一個含有鉻或鉻化合物。
8. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3 和S5中的至少一個含有CrNx。
9. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3和S5在使用相同的材料時具有相同的化學計量和層厚度(對稱體系)。
10. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3 和S5在使用相同材料的情況下具有不同的化學計量和/或層厚度(不對 稱體系)。
11. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S3 和S5中的至少一個由具有1.5<n<2.1的SiOxNy、 NiCr或NiCr-化合物 (NiCrNx或NiCrNx)組成。
12. 如權利要求l所述的層體系，其特征在于，在所述基底S0與 所述層S2之間布置有透明的、中等折射至低折射的、介電的阻隔層和 /或粘附層S1。
13. 如權利要求l或2所述的層體系，其特征在于，在所述層S6 上布置有透明的、中等折射至低折射的、介電的阻隔層和/或粘附層S7。
14. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層Sl 的折射率小于所述層S2的折射率。
15. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層S7 的折射率小于所述層S6的折射率。
16. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，對于波長 為550nm的光，所述層Sl和S7中的至少一個的折射率在1.60與1.75 之間。
17. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，如此地選 擇所述層Sl和S7中的至少一個的材料，使得所述層Sl和S7中的至 少一個的折射率接近于基底S0的折射率。
18. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層SI和S7中的至少一個含有金屬的、半導體的或半導體合金的氧氮化物。
19. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，所述層Sl 和S7中的至少一個含有氧氮化硅。
20. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，Sl的光學 厚度(n*d)小于V4，其中，人是透明光譜區(qū)域的光譜矩心。
21. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，在所述層 Sl與S7之間布置有至少另一個金屬的反射層。
22. 如前述權利要求之一所述的層體系，其特征在于，至少另一 個金屬的反射層含有銀。
23. 用來制備如前述權利要求l-22所述的層體系的方法，其特征 在于，將至少一個層通過濺射來施加。
24. 如權利要求23所述的方法，其特征在于，將至少一個層通過 DC磁控濺射或MF磁控濺射來施加。
25. 如權利要求23或24所述的方法，其特征在于，將所述層S1 和S7中的至少一個通過CVD工藝或等離子體輔助的CVD工藝來施 加。
26. 如權利要求23至25之一所述的方法，其特征在于，將所述 層Sl和S7中的至少一個在含氧和/或含氮氣氛中通過硅或硅鋁合金的 反應性磁控濺射來施加。
27. 如權利要求23至26之一所述的方法，其特征在于，將所述 層Sl和S7中的至少一個在含氧和/或含氮的氬氣氛中通過硅或硅-鋁合 金的反應性磁控濺射來施加。
28. 如權利要求23-27之一所述的方法，其特征在于，將作為具有 不同化學計量的梯度層的所述層Sl和S7中的至少一個在含氧和/或含 氮和/或含氬的氣氛中通過硅或硅-鋁合金的反應性磁控濺射來施加。
全文摘要
本發(fā)明涉及在透明基底上的、反射紅外輻射的層體系以及制備這種層體系的方法。本發(fā)明的任務在于，提供一種層體系及制備該層體系的方法，該層體系在基底熱處理的要求苛刻的氣候條件下和/或在玻璃基底狀態(tài)未限定的情況下，能保證足夠的質量，特別是在可見光區(qū)域內可調節(jié)的、約為10至80％的透射率以及低發(fā)射率，并同時使得層體系的顏色位置最大程度的穩(wěn)定性成為可能，該任務通過可回火的、反射紅外線的并在可見光范圍內可有針對性調整地進行吸收的、用以涂布介電基底(S0)的層體系來解決，根據(jù)本發(fā)明所述層體系在基底(S0)上按如下順序具有高折射的透明介電層S2、基底側的吸收或阻擋層S3、功能性的金屬反射層S4、上吸收或阻擋層S5以及高折射的透明介電層S6。根據(jù)本發(fā)明的層體系使得在可見光區(qū)域內可調節(jié)透射率為約10％至約80％的情況下，玻璃基底上可回火的、紅外線(IR)-反射性層體系(低輻射)的特性與可回火的日光控制體系的特性的組合成為可能。
文檔編號C03C17/36GK101563302SQ200780029580
公開日2009年10月21日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2006年8月11日
發(fā)明者克里斯多佛·科克爾特, 霍爾格·普勒爾 申請人:馮·阿德納設備有限公司