DE69510488T2

DE69510488T2 - Mit einem Dünnschichtstapel beschichtete Glassubstrate mit reflektierenden Eigenschaften für Infrarot und/oder Sonnenstrahlung

Info

Publication number: DE69510488T2
Application number: DE1995610488
Authority: DE
Inventors: Olivier Guiselin; Francois Lerbet; Veronique Rondeau
Original assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Current assignee: Saint Gobain Vitrage SA
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2015-04-21
Also published as: ES2135671T3; EP0678484B1; EP0678484A3; FR2719036B1; FR2719036A1; DE69510488D1; EP0678484A2

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere aus Glas bestehende transparente Substrate, die mit einem Aufbau aus dünnen Schichten überzogen sind, der wenigstens eine Metallschicht umfaßt, welche auf die Sonneneinstrahlung und die Infrarotstrahlung mit großer Wellenlänge einwirken kann.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung solcher Substrate zur Herstellung von Wärme- und/oder Sonnenschutzverglasungen. Diese sind sowohl für die Ausstattung von Gebäuden als auch Fahrzeugen vorgesehen, insbesondere um die Klimatisierungsleistung und/oder eine übermäßige Überhitzung, welche durch die ständig größer werdenden verglasten Flächen in der Fahrgastzelle verursacht wird, zu verringern.
Ein bekannter Typ eines Aufbaus aus dünnen Schichten, der vorgesehen ist, dem Substrat insbesondere niedrig emittierende Eigenschaften zu verleihen, besteht aus mindestens einer Metallschicht wie einer Silberschicht, die zwischen zwei Schichten aus dielektrischem Material wie Metalloxidschichten angeordnet ist. Dieser Aufbau wird im allgemeinen durch eine Abfolge von Beschichtungsvorgängen erhalten, die mittels eines Vakuumverfahrens wie die gegebenenfalls Magnetfeld-unterstützte Kathodenzerstäubung durchgeführt werden.
Wenn von der Silberschicht im wesentlichen die thermischen Eigenschaften, insbesondere das Emissionsvermögen der beschichteten Verglasung, bestimmt werden, so erfüllen die Schichten aus dielektrischem Material mehrere Aufgaben, da sie vor allem auf den optischen Eindruck des Substrats auf interferentielle Weise einwirken. Außerdem ermöglichen sie den Schutz der Silberschicht vor chemischen und/oder mechanischen Angriffen.
So ist aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 226 993 ein Aufbau bekannt, der eine Silberschicht enthält, die zwischen zwei Schichten aus einem dielektrischen Material eingebaut ist, das aus einem Zinn-Zink-Mischoxid besteht. Dieser Aufbau weist außerdem als Haftbeschichtung bezeichnete sehr dünne Metallschichten, insbesondere aus Kupfer, auf, die an der Grenzfläche zwischen der Silberschicht und der jeweiligen Oxidschicht angeordnet sind, um die gegenseitige Haftung zu verbessern.
Weiterhin ist im französischen Patent FR-B-2 641 271 ein Aufbau beschrieben, worin die Silberschicht zwischen zwei Beschichtungen aus dielektrischem Material eingebaut ist, wobei jede dieser Beschichtungen aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten besteht. Die unter der Silberschicht befindliche Beschichtung besteht aus drei übereinander angeordneten Oxidschichten, davon eine Zinnoxidschicht, wobei die an die Silberschicht angrenzende aus Zinkoxid besteht und gemäß diesem Dokument einen das Silber schützenden Effekt ausübt, insbesondere, indem sie es gegenüber einem Sauerstoffangriff weniger anfällig macht. Die Dicke der Zinkschicht muß gering bleiben, da gemäß diesem Patent auf Grund des wenig beständigen Zinkoxids bei zu großer Dicke die Gefahr bestünde, daß der gesamte Aufbau empfindlich werden würde.
Es handelt sich jedoch nicht nur darum, die Lebensdauer des Aufbaus zu verbessern, indem seine Beständigkeit gegenüber oxidierender, chemischer oder mechanischer Korrosion erhöht wird. Die wesentliche Aufgabe dieses Typs eines Aufbaus bleibt eine Optimierung seiner thermischen Eigenschaften. Jedoch bestünde gerade hier die einfachste Lösung zur Senkung des Emissionsvermögens in der Konsequenz darin, die Dicke der funktionellen Silberschicht zu vergrößern, wobei diese Lösung in optischer und ästhetischer Hinsicht zwei Nachteile hat: Einerseits führt eine Erhöhung der Dicke zur Senkung des Lichttransmissionsgrades des Trägersubstrats und damit zu einer Verringerung von dessen Transparenz. Andererseits ist sie von einer viel ausgeprägteren Färbung davon begleitet, insbesondere unter reflektiertem Licht. Deshalb war es notwendig, einen Kompromiß zu finden, wobei je nach den Anforderungen entweder die thermischen oder die optischen Eigenschaften des Aufbaus mehr bevorzugt werden.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen Typ eines Aufbaus aus (einer) funktionellen Schicht(en) bereitzustellen, der gleichzeitig verbesserte thermische und optische Eigenschaften und insbesondere gleichzeitig ein niedriges Emissionsvermögen und einen sehr hohen Lichttransmissionsgrad aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus einem transparenten Substrat, welches insbesondere aus Glas besteht und mit einem Aufbau aus dünnen Schichten versehen ist, der wenigstens eine speziell metallische und niedrig emittierende Schicht mit Eigenschaften im Bereich der Sonneneinstrahlung und/oder des Infrarots umfaßt, die zwischen zwei Beschichtungen auf der Basis von dielektrischem Material angeordnet ist. Dieser Aufbau ist erfindungsgemäß derart entworfen, daß die unter dieser Metallschicht befindliche Beschichtung mindestens eine Haftbeschichtung umfaßt, die eine Schicht auf der Basis von Zinkoxid enthält, die auf einer Metalloxidschicht aufgebracht ist, welche die Formel MxOy, wobei y/x 2,5, besitzt und insbesondere auf der Basis von Nioboxid oder Tantaloxid sein kann. Dabei kann es sich auch um Antimonoxid, Sb&sub2;O&sub5;, oder Wolframoxid, WO&sub3;, handeln. Die Schicht auf der Basis von Zinkoxid ist außerdem gegebenenfalls mit einer feinen Schicht auf Basis eines Metalls wie Zink, Titan, Tantal, Zinn oder einer Metalllegierung wie Nickelchrom bedeckt.
Die Metallschicht, welche die Eigenschaften im Bereich der Sonneneinstrahlung und/oder des Infrarots besitzt, ist erfindungsgemäß vorzugsweise niedrig emittierend und auf der Basis von Silber. Sie wird anschließend als "Funktionsschicht" bezeichnet.
Vollkommen überraschend stellt man fest, daß, wenn die Leistungsfähigkeit, ausgedrückt als optische und thermische Eigenschaften, eines wie zuvor beschriebenen Aufbaus mit der eines Aufbaus verglichen wird, der die gleiche Funktionsschicht mit derselben Dicke, aber ohne die Abfolge enthält, welche aus der Schicht auf der Basis von MxOy mit y/x 2,5, die von der Zinkoxidschicht bedeckt wird, unter der Funktionsschicht besteht, durch den erfindungsgemäßen Aufbau dem Substrat gleichzeitig ein sehr geringes Emissionsvermögen und ein sehr hoher Lichttransmissionsgrad verliehen werden. Von den Erfindern ist somit festgestellt worden, daß die Wahl des Charakters der Beschichtungen aus dielektrischem Material und insbesondere der unter der Funktionsschicht liegenden Beschichtung nicht nur die chemische und/oder physikalische Beständigkeit des Aufbaus, der die Funktionsschicht schützt, sondern auch die dieser innewohnenden Eigenschaften wie Emissionskoeffizient oder Lichttransmissionsgrad beeinflußt.
Zur Deutung dieses Phänomens kann die Hypothese aufgestellt werden, daß das Übereinander-Legen eines Metalloxids mit hohem Sauerstoffanteil wie Niob- oder Tantaloxid und von Zinkoxid Bedingungen geschaffen werden, die für eine gute Benetzung und eine gute Umhüllung der metallischen Funktionsschicht besonders geeignet sind. Diese Schicht liegt dabei einheitlicher und kontinuierlicher vor, was die außergewöhnliche Verbesserung ihrer thermischen und optischen Eigenschaften erklärt. Es ist vollkommen überraschend, daß damit gezeigt wurde, daß durch das Übereinander-Anordnen spezifischer und voneinander verschiedener Oxidschichten ein solches Ergebnis ermöglicht wird. Das würde bedeuten, daß sich das Aufwachsen der Funktionsschicht auf der direkt darunter liegenden Oxidschicht nicht unabhängig von der Schicht vollzieht, die sich unter dieser Oxidschicht befindet, und daß ein Synergieeffekt, ein Zusammenwirken der beiden übereinander angeordneten Schichten, stattfindet, um die für das Aufbringen der Funktionsschicht optimale Oberfläche zu bieten. Im Gegenteil, man hätte auf den ersten Blick annehmen können, daß nur die Schicht, welche vorgesehen ist, direkt mit der Silberschicht in Kontakt gebracht zu werden, eine "benetzende" Rolle spielen kann. Es wurde jedoch nachgewiesen, daß keine Funktionsschicht mit denselben Eigenschaften erhalten werden kann, wenn sie auf einer einzigen Oxidschicht aufgebracht wird, die direkt auf dem Substrat abgeschieden worden ist, unabhängig davon, ob diese aus Niob-, Tantal- oder Zinkoxid besteht.
Erfindungsgemäß wird es somit möglich, niedrigere Emissionskoeffizienten bei gleicher Dicke der Funktionsschicht oder auch ein unverändertes Emissionsvermögen bei geringerer Dicke zu erhalten.
Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese Optimierung des Emissionsvermögens nicht zu Lasten der optischen Eigenschaften, insbesondere von Lichttransmissionsgrad und Farbneutralität, speziell unter reflektiertem Licht, erfolgt. Dies ist jedoch beispielsweise sowohl auf dem Gebiet des Bauwesens als auch des Automobilbaus ein entscheidender Punkt. Bisher sind, wie weiter oben erwähnt, kleinere Emissionskoeffizienten nur auf Kosten eines verringerten Lichttransmissionsgrades mit parallel stärkerer Färbung erhalten worden.
Die Erfindung bietet jetzt die Möglichkeit, beide Charakteristika vorteilhafterweise gleichzeitig verändern zu können, wobei das Emissionsvermögen des Aufbaus bei gegebener Dicke der Funktionsschicht gesenkt und der Lichttransmissionsgrad vergrößert wird.
Vorzugsweise wird auf der Funktionsschicht außerdem eine Schicht auf der Basis eines Metalls wie Niob, Titan und Tantal oder einer Metallegierung wie Nickelchrom, Tantalchrom oder Niobohrom aufgebracht. Sie wird als Getterschicht bezeichnet, und ihre Aufgabe ist es, die Funktionsschicht, während auf dieser nachfolgend das dielektrische Material, üblicherweise durch reaktive Kathodenzerstäubung, d. h. in Gegenwart von Sauerstoff, aufgebracht wird, vor Oxidation zu schützen. Im Endprodukt ist die Getterschicht deshalb entsprechend ihrer Dicke und den Abscheidebedingungen teilweise oder vollständig oxidiert.
Die sich über der Funktionsschicht befindende Beschichtung aus dielektrischem Material enthält vorteilhafterweise mindestens eine Schicht auf der Basis von Zinnoxid, Tantaloxid, Zinkoxid, Nioboxid oder Titanoxid und/oder eine Siliciumnitridschicht. Man kann sich für eine Schicht aus einem Oxid entscheiden oder aber in Abhängigkeit von verschiedenen Kriterien, welche beispielsweise die Abscheidegeschwindigkeit der Oxide (Zinnoxid scheidet sich durch Kathodenzerstäubung sehr schnell ab) oder besondere Härte (Nioboxid und Tantaloxid sowie Siliciumnitrid sind dafür bekannt, daß sie eine insbesondere mechanische Beständigkeit aufweisen, die größer als die anderer Oxide ist) sein können, zwei Oxidschichten übereinander legen.
Was die Dicke der Schichten und Beschichtungen des erfindungsgemäßen Aufbaus betrifft, so ist es bevorzugt, für die Funktionsschicht eine Dicke von 7 bis 13 Nanometern und vorzugsweise 9 bis 12 nm zu wählen.
Wenn man jedoch weniger auf eine Verglasung mit sehr hohem TL und sehr niedrigem Emissionsvermögen (eher für kühle Länder), sondern mehr auf eine Verglasung abstellt, die etwas weniger transparent, dafür stärker vor Sonne schützend sein kann (eher für heiße Länder), kann die Dicke der Funktionsschicht selbstverständlich bis auf 20 bis 25 nm vergrößert werden.
Die Gesamtdicke der darunter liegenden Beschichtung beträgt vorteilhafterweise 20 bis 55 Nanometer und vorzugsweise 30 bis 45 nm.
Die Gesamtdicke der über der Funktionsschicht liegenden Beschichtung beträgt ebenfalls vorteilhafterweise 20 bis 55 Nanometer.
Vorteilhafterweise beträgt die Dicke der Schicht auf der Basis von Zinkoxid 3 bis 40 Nanometer, vorzugsweise 10 bis 35 Nanometer und insbesondere mehr als 15 Nanometer.
Parallel dazu wird für die Schicht auf der Basis von Niob- oder Tantaloxid vorzugsweise eine Dicke von 3 bis 40 Nanometern, insbesondere 10 bis 35 Nanometern und ganz besonders 5 bis 25 nm, beispielsweise von mindestens 10 Nanometern, gewählt.
Desweiteren wird die Dicke der Getterschicht vorzugsweise von 0,5 bis 6 Nanometern und insbesondere von 1 bis 3 Nanometern gewählt. Für die optionale Metallschicht, die sich auf der Zinkoxidschicht befinden kann, wird vorzugsweise eine Dicke von 0,2 bis 2 Nanometern gewählt.
Die Erfindung hat auch niedrig emittierende Mehrfachisolierverglasungen zum Gegenstand, in welche mindestens ein mit einem solchen Aufbau beschichtetes Substrat eingebaut ist. Handelt es sich dabei um eine Zweifachverglasung, so wird der Schichtaufbau vorzugsweise auf Position 3 und/oder Position 2 angeordnet, während bei einer Dreifachverglasung ein Aufbau auf Position 3, auf Position 5 oder auf beiden Positionen vorgesehen werden kann. (Konventionell werden die Positionen, wenn die Verglasung eingebaut ist, von außen beginnend beziffert.)
Die Erfindung betrifft auch Verbundverglasungen, in welche mindestens ein mit einem solchen Schichtaufbau überzogenes Substrat eingebaut ist. Sie können vorteilhafterweise als Sonnenschutzverglasungen verwendet werden und sind auf Grund ihres hohen Lichttransmissionsgrades ganz besonders für die Ausrüstung von Kraftfahrzeugen nützlich. Man kann sie auch als beheizbare Verglasungen verwenden, indem für die Schichten wie die aus Silber mit Eigenschaften im Infrarot Stromzuführungen vorgesehen werden. Derartige Schichten, die ein niedriges Emissionsvermögen haben, weisen auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Substrate ist somit sehr variabel, da sie sowohl bei der Herstellung von Mehrfachisolierverglasungen als auch Verbundverglasungen eingesetzt werden können.
So können Zweifachverglasungen hergestellt werden, deren Emissionskoeffizient kleiner oder gleich 0,05 und insbesondere kleiner als 0,045 ist und deren Lichttransmissionsgrad dennoch sehr hoch bleibt; so kann dieser größer oder gleich 80% sein. Es ist auch zu betonen, daß man bei einer Zweifachverglasung unter reflektiertem Licht Sättigungswerte c* in der Farbtafel (L, a*, b*) von höchstens 5 erhält, was sich in einer unter reflektiertem Licht sehr neutralen, sehr schönen Färbung ausdrückt.
Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch vorteilhafterweise auf Substrate angewendet werden kann, die nicht eine, sondern mehrere Funktionsschichten aufweisen, beispielsweise zwei Funktionsschichten, die zwischen drei Beschichtungen auf der Basis von dielektrischem Material eingebaut sind. Dann wird mindestens eine der Funktionsschichten mit der erfindungsgemäßen Haftbeschichtung versehen. Man kann so einen Aufbau des Typs Nb&sub2;O&sub5;/ZnO/Ag/Nb/ZnO/Nb&sub2;O&sub5;/ZnO/Ag/Nb/SnO&sub2; erhalten. Die Dikken der Silberschichten und die Gesamtdicken der dielektrischen Beschichtungen auf beiden Seiten von ihnen können vorteilhafterweise aus den in der europäischen Patentanmeldung EP-0 638 528 vorgeschlagenen Bereichen ausgewählt werden.
Die vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmale und Einzelheiten werden anschließend an Hand der folgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert.
Es ist festzustellen, daß in diesen Beispielen das aufeinander folgende Abscheiden der dünnen Schichten durch ein Magnetfeldunterstütztes Kathodenzerstäubungsverfahren erfolgte, es aber auch durch ein beliebiges Vakuumverfahren durchgeführt werden kann, das eine gute Beherrschung der Dicken der erzeugten Schichten erlaubt.
Die Substrate, auf denen die Aufbauten aufgebracht werden, sind 4 Millimeter dicke Kalk-Natron-Silicatglas-Substrate.
In Fig. 1 ist das aus Glas bestehende Substrat 1 mit einer Zinkoxidschicht 3 bedeckt, die auf einer Nioboxidschicht 2 angeordnet ist. Darauf folgt die Funktionsschicht 4 auf der Basis von Silber, bedeckt von einer Getterschicht 5 auf der Basis von Niob, auf welcher eine Zinnoxidschicht 6 angeordnet ist. Diese Figur ist eine sehr schematische, wobei zur Verdeutlichung, was die Dicken der verschiedenen dargestellten Materialien betrifft, die Proportionen nicht eingehalten worden sind.
Die Abscheidevorrichtung umfaßt mindestens eine Zerstäuberkammer, ausgerüstet mit Kathoden, die mit Targets aus geeignetem Material versehen sind, unter denen das Substrat 1 nacheinander durchläuft. Die Abscheidebedingungen für die jeweiligen Schichten sind folgende:
- Schicht 4 auf der Basis von Silber wird mittels eines Silbertargets bei einem Druck von 8·10&supmin;³ mbar (0,8 Pa) in einer Argonatmosphäre aufgebracht,
- Schicht 6 auf der Basis von SnO&sub2; wird durch reaktive Kathodenzerstäubung mittels eines Zinntargets bei einem Druck von 3·10&supmin;³ mbar (0,3 Pa) in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre mit 60 Vol.-% Sauerstoff aufgebracht,
- die Schichten 2 und 3 auf der Basis von Nb&sub2;O&sub5; bzw. ZnO werden durch reaktive Kathodenzerstäubung mittels eines Niobtargets bzw. eines Zinktargets bei einem Druck von 3·10&supmin;³ mbar (0,3 Pa) in einer Argon/Sauerstoff-Atmosphäre mit etwa 60 Vol.-% Sauerstoff für das Abscheiden von ZnO und 25% für das Abscheiden von Nb&sub2;O&sub5; aufgebracht,
- Schicht 5 auf der Basis von Nb wird mittels eines Niobtargets bei einem Druck von 8·10&supmin;³ mbar (0,8 Pa) in einer Argonatmosphäre aufgebracht.
Leistungsdichte und Durchlaufgeschwindigkeit des Substrats werden auf bekannte Weise eingestellt, um die gewünschten Schichtdicken zu erhalten.
Die Beispiele 1 bis 4 werden erfindungsgemäß mit Aufbauten wie in Fig. 1 gezeigt durchgeführt. Die anschließenden Beispiele 5 bis 8 sind Vergleichsbeispiele, ihnen fehlt die Abfolge Nb&sub2;O&sub5;/ZnO unter der Silberschicht, und sie sollen die erfindungsgemäßen Vorteile deutlich werden lassen.
In der folgenden Tabelle 1 sind die Dicken der Schichten, welche in den Aufbauten gemäß den Beispielen 1 bis 6 enthalten sind, in Nanometern angegeben. Tabelle 1
Die letzten Vergleichsbeispiele 7 und 8 unterscheiden sich von den vorhergehenden durch die Art der Abfolge der Schichten, die zwischen das Glas 1 und die Silberschicht 4 gelegt wurden.

Beispiel 7

Die Abfolge der Schichten ist folgende:
Glas 1: 4 mm,
SnO&sub2;: 38 nm,
Ag 4: 10,5 nm,
Nb 5: 1,2 nm,
SnO&sub2; 6: 38 nm.

Beispiel 8

Es wird für unter der Silberschicht eine ZnO-Schicht 3 vorgeschlagen, die aber auf ein anderes Oxid als das erfindungsgemäße Niob- oder Tantaloxid aufgebracht wird.
Die Abfolge in diesem Beispiel ist folgende.
Glas 1: 4 mm,
SnO&sub2;: 28 nm,
ZnO 3: 10 nm,
Ag 4: 10,5 nm,
Nb 5: 1,2 nm,
SnO&sub2; 6: 38 nm.
Danach wird jedes der so beschichteten 8 Substrate mit einem ähnlichen anderen Glassubstrat (4 mm dickes Kalk-Natron-Silicatglas), das vom ersten durch eine 15 Millimeter dicke, hier aus Argon bestehende Gasfüllung getrennt ist, in eine Zweifachverglasung eingebaut.
In der folgenden Tabelle 2 sind für die Beispiele 1 bis 4 der Lichttransmissionsgrad TL in Prozent (gemessen unter der Normlichtart D65), der Gesamtenergiedurchlaßgrad g (dimensionslos, entspricht dem Verhältnis der gesamten, von der Verglasung durchgelassenen Energie zur auffallenden Sonnenenergie), der Wärmedurchgangskoeffizient, k-Wert, in W/m²·K, der dimensions lose Emissionskoeffizient s und die Werte a* und b* der Färbung unter reflektiertem Licht gemäß Farbtafel (L*, a*, b*) zusammengefaßt. Tabelle 2
In der folgenden Tabelle 3 sind die Werte für den Lichttransmissionsgrad TL und den Emissionskoeffizienten s der Zweifachverglasungen gemäß den Vergleichsbeispielen 5 bis 8 sowie, zur Erinnerung, für das erfindungsgemäße Beispiel 1 zusammengefaßt. Tabelle 3

Beispiel 9

Dieses Beispiel ist ein erfindungsgemäßes. Es befindet sich nahe an den vorhergehenden Beispielen 1 bis 3, mit dem kleinen Unterschied, daß zwischen Glas 1 und erfindungsgemäßer Abfolge Nb&sub2;O&sub5;(2)/ZnO(3) eine zusätzliche SnO&sub2;-Schicht eingelegt wird. In folgender Tabelle 4 sind die Dicken der Schichten des Aufbaus in nm angegeben.

Tabelle 4

Glas 1 Beispiel 9

SnO&sub2; 20
Nb&sub2;O&sub5; 2 8
ZnO 3 12
Ag 4 10
Nb 5 1
SnO&sub2; 40
In der folgenden Tabelle 5 sind für dieses Substrat, das wie die Substrate der vorhergehenden Beispiele in eine Zweifachverglasung eingebaut ist, die weiter oben erläuterten Werte von TL, g, k, &epsi;, a* und b* zusammengefaßt. Tabelle 5
Versuche zur chemischen Widerstandsfähigkeit, insbesondere zur Widerstandsfähigkeit gegenüber Säureangriffen, haben gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 → und 10 eine zufriedenstellende Beständigkeit aufwiesen.
Der Oberflächenzustand der Silberschichten einiger dieser Beispiele wurde durch Rastertunnelmikroskopie untersucht (indem die Aufbauten ein zweites Mal, aber nur bis zur Silberschicht hergestellt wurden, ohne die folgenden Schichten aufzubringen). So konnte ihre Rauhtiefe, gemessen durch den quadratischen Rauhtiefenmittelwert (englisch "Root Mean Square" oder RMS), auf einer Fläche von einem Mikrometer bewertet und in Ångström ausgedrückt werden:
- die Silberschicht gemäß Beispiel 2, die auf der Abfolge der Oxide Nb&sub2;O&sub5;/ZnO aufgebracht ist, hat eine Rauhtiefe RMS von 7 Ångström,
- die Silberschicht gemäß Beispiel 8, die auf der Abfolge der Oxide SnO&sub2;/ZnO aufgebracht ist, hat eine Rauhtiefe RMS von 25 Ångström,
- die Silberschicht gemäß Beispiel 7, die auf einer einzigen SnO&sub2;-Schicht aufgebracht ist, hat eine Rauhtiefe RMS von 30 Ångström,
- die Silberschicht gemäß Beispiel 5, die auf einer einzigen Nb&sub2;O&sub5;-Schicht aufgebracht ist, hat eine Rauhtiefe RMS von 20 Ångström,
- die Silberschicht gemäß Beispiel 6, die auf einer einzigen ZnO-Schicht aufgebracht ist, hat eine Rauhtiefe RMS von 27 Ångström.
Es wurde auch eine Analyse durch Röntgenspektroskopie durchgeführt. Die Analyse der Silberschicht gemäß Beispiel 2 weist zwei sehr charakteristische Peaks auf, der erste, bei 34,2 Grad, entspricht dem Kristallisationspeak des ZnO, der zweite, bei 38,25 Grad, ist deutlich höher und entspricht dem Kristallisationspeak des Silbers.
Dieselbe Analyse, durchgeführt an den Silberschichten der Beispiele 5 und 6, ergibt ein ganz anderes Ergebnis: das ZnO des Beispiels 6 ist fast amorph (kein wirklicher Peak), und die Silberschicht weist einen Pseudopeak auf, der 20 Mal weniger hoch als im Beispiel 2 ist. Für das Beispiel 6 ist der "Silberpeak" überhaupt nicht vorhanden, ununterscheidbar vom Hintergrundrauschen.
Hinsichtlich dieser Ergebnisse können verschiedene Bemerkungen gemacht werden. Den Tabellen 1 und 2 ist zu entnehmen, daß alle erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 und 9 die Herstellung von funktionellen Zweifachverglasungen ermöglichen, die den Grenzwert von 80% für TL überschreiten, wobei das Emissionsvermögen sehr niedrig, auf einem Wert von unter 0,050, bleibt. Außerdem bleibt die Sättigung c* (gleich der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate von a* und b*) auf einen Wert von höchstens 5 beschränkt. Eine derartige Kombination optischer und thermischer Eigenschaften ist sehr vorteilhaft und erstaunlich, da bekannt ist, daß der Silberschicht ein gewisser absorbierender Charakter eigen ist, der dazu führt, daß der Lichttransmissionsgrad kleiner wird.
Aus Tabelle 2 kann man auch die große Flexibilität der Ausführung der Erfindung betonen: Da erfindungsgemäß die Beschichtung zwischen Glas 1 und Silberschicht 4 in zwei Oxidschichten 2, 3 unterteilt wird, kann die geometrische Dicke jeder von ihnen eingestellt/modifiziert werden, selbst wenn es wünschenswert ist, für die Gesamtheit aus den beiden Schichten global eine ähnliche optische Dicke zu behalten (die optische Dicke ist das Produkt von geometrischer Dicke einer Schicht oder eines Schichtaufbaus und Brechungsindex der diese(n) bildenden Materialien). Es ist festzustellen, daß die Dickenschwankungen der Schichten 2 und 3 zu keinen sehr großen Veränderungen der Eigenschaften des Aufbaus führen, was einen Vorteil darstellt.
Den Tabellen 4 und 5 ist zu entnehmen, daß die vorteilhaften Effekte der erfindungsgemäßen Abfolge von Oxiden unter der Silberschicht erhalten bleiben, selbst wenn ihre Dicken verringert werden und dem Substrat zur Kompensation eine zusätzliche SnO&sub2;-Schicht hinzugefügt wird, was die Vorteile hohe Abscheidegeschwindigkeit und moderate Kosten hat.
Es können die relativen Abscheidegeschwindigkeiten der Oxide der Schichten 2 und 3 berücksichtigt werden: Wenn man eine hohe Produktivität will, kann insbesondere eine etwas dickere ZnO- Schicht 3 und eine etwas feinere Nb&sub2;O&sub5;-Schicht 2 aufgebracht werden. (Zinkoxid scheidet sich schneller ab als Nioboxid.)
Demgegenüber wirkt Nioboxid auf Grund seines hohen Brechungsindex vorteilhafterweise insbesondere auf das farbliche Erscheinungsbild der Verglasung. Alles ist deshalb eine Frage, wie man sich entsprechend den Kriterien entscheidet, wobei die Erfindung sehr feine Optimierungen erlaubt.
Aus den Tabellen 2 und 3 ist ersichtlich, daß nur die Abfolge Nb&sub2;O&sub5; (oder Ta&sub2;O&sub5;)/ZnO das optimale Abscheiden der Silberschicht ermöglicht, wobei deren Eigenschaften verbessert werden. So führen die Beispiele 5 und 6, in denen zwischen dem Glas 1 und der Silberschicht 4 eine einzige Schicht aus Nb&sub2;O&sub5; bzw. ZnO vorgeschlagen wird, zu signifikant höheren Emissionskoeffizienten und deutlich niedrigeren TL-Werten, selbst wenn sie etwas besser als die des Beispiels 7 sind, wo zwischen Glas und Silber nur SnO&sub2; eingelegt ist.
Es tritt somit ein zusätzlicher technischer Hafteffekt auf, der mit einer einzigen Oxidschicht unabhängig vom Charakter des Oxids nicht realisierbar zu sein scheint.
Beispiel 8 nähert sich der Lehre des obengenannten Patents FR-B-2 641 271, indem auf eine feine Zinkoxidschicht unter der Silberschicht zurückgegriffen wird. Es ist festzustellen, daß die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 nicht mehr erreicht werden. Dazu ist zu bemerken, daß für die erfindungsgemäßen Aufbauten Zinkoxidschichten mit einer signifikanten Dicke verwendet werden, ohne daß dabei besondere Probleme mit der Beständigkeit auftreten, wodurch noch die Vorstellung einer Synergie zwischen den beiden Oxidschichten 2, 3 bestärkt wird, die möglicherweise deren gegenseitige Haftung verbessern kann, was zur Folge hätte, daß der Abbau oder die Entschichtung des Zinkoxids verlangsamt würde.
Die Analyseergebnisse aus Rastertunnelmikroskopie und Röntgenspektroskopie bestätigen, daß eine Qualitätserhöhung nur durch die erfindungsgemäße Oxidabfolge unter der Silberschicht möglich wird, und das auf zwei Arten und Weisen: Zunächst indem diese geglättet, viel weniger rauh gemacht wird, und anschliessend auf eine äußerst saubere Weise ihre Kristallisation gefördert wird, die von der besseren Kristallisation der Zinkoxidschicht verursacht zu sein scheint, auf welcher sie aufwächst.
Desweiteren ist die Wahl einer spezifischen Getterschicht 4 in optischer und in Hinsicht auf die Beständigkeit des Aufbaus nicht gleichgültig. So erweist sich eine Nb-Schicht als interessant, da sie etwas weniger absorbierend als beispielsweise eine Legierung des Typs Nickelchrom wirkt. Durch sie wird also der Lichttransmissionsgrad des Aufbaus nur sehr wenig verschlechtert.
Es ist möglich, zusätzlich eine feine Schicht auf der Basis eines Metalls unter der Silberschicht aufzubringen, gegebenenfalls, um deren Aufwachsen weiter zu verbessern, aber vor allem, um die Beständigkeit des Aufbaus noch zu erhöhen. Sie erweist sich aber nicht als unerläßlich, wie es die guten Ergebnisse der Aufbauten gemäß den Beispielen 1 bis 4 und 9 zeigen, die frei von ihr sind. Sie kann jedoch tatsächlich einen günstigen Effekt, insbesondere auf die Korrosionsbeständigkeit des Aufbaus, ausüben.

Claims

1. Transparentes Substrat (1), welches insbesondere aus Glas besteht und mit einem Aufbau aus dünnen Schichten versehen ist, der wenigstens eine speziell metallische und niedrig emittierende Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot und/oder gegenüber Sonneneinstrahlung umfaßt, die zwischen zwei Beschichtungen auf der Basis von dielektrischem Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot liegende Beschichtung mindestens eine Haftbeschichtung enthält, welche an diese Schicht (4) angrenzt und eine Schicht (3) auf der Basis von Zinkoxid enthält, die auf einer Schicht (2) auf der Basis von Metalloxid mit der Formel MxOy mit y/x 2,5 wie Nioboxid, Tantaloxid, Ta&sub2;O&sub5;, Wolframoxid, WO&sub3;, und Antimonoxid, Sb&sub2;O&sub5;, aufgebracht ist.

2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot auf der Basis von Silber ist.

3. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) auf der Basis von Zinkoxid mit einer feinen Schicht auf der Basis eines Metalls oder einer Metallegierung bedeckt ist.

4. Substrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feine Schicht auf der Basis eines Metalls oder einer Metallegierung, welche die Schicht (3) auf der Basis von Zinkoxid bedeckt, aus Zink, Titan, Tantal, Zinn oder Nickelchromlegierung besteht und insbesondere eine Dicke von 0,2 bis 2 Nanometern besitzt.

5. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot mit einer Getterschicht (5) auf der Basis eines Metalls wie Niob, Titan und Tantal oder einer Metallegierung wie Nickelchrom, Tantalchrom oder Niobohrom mit insbesondere einer Dicke von 0,5 bis 6 Nanometern bedeckt ist.

6. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Metallschicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot befindliche Beschichtung auf der Basis eines dielektrischen Materials mindestens eine dünne Schicht (6) enthält, die aus einem Metalloxid, das aus der Gruppe von Zinnoxid, Zinkoxid, Nioboxid, Titanoxid und Tantaloxid ausgewählt ist, und/oder einer Siliciumnitridschicht besteht.

7. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot 7 bis 13 Nanometer und vorzugsweise 9 bis 12 Nanometer beträgt.

8. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der unter der Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot liegenden Beschichtung (2, 3) 20 bis 55 Nanometer und vorzugsweise 30 bis 45 Nanometer beträgt.

9. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (3) auf der Basis von Zinkoxid 3 bis 40 Nanometer, vorzugsweise 10 bis 35 Nanometer und insbesondere mehr als 15 Nanometer beträgt.

10. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (2) auf der Basis von Niob- oder Tantaloxid 3 bis 40 Nanometer, vorzugsweise 5 bis 25 Nanometer und insbesondere mehr als 10 Nanometer beträgt.

11. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der über der Metallschicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot liegenden Beschichtung (5, 6) aus dielektrischem Material 20 bis 55 Nanometer beträgt.

12. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Aufbau aus dünnen Schichten versehen ist, der zwei Metallschichten (4) mit Eigenschaften im Infrarot enthält.

13. Transparentes Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) mit Eigenschaften im Infrarot mit einer Getterschicht (5) auf der Basis eines Metalls oder einer Metallegierung bedeckt ist, das/die aus Niob, Tantalchrom und Niobohrom ausgewählt ist.

14. Transparentes Substrat (1) nach Anspruch 5 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Getterschicht (5) teilweise oxidiert ist.

15. Transparentes Substrat (1) nach Anspruch 5 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Getterschicht (5) vollständig oxidiert ist.

16. Niedrig emittierende Mehrfachverglasung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere in Form einer Zweifachverglasung mit Schichtaufbauten auf Position 3 und/oder 2 bzw. in Form einer Dreifachverglasung mit Schichtaufbauten auf Position 3 und/oder 5, umfaßt.

17. Niedrig emittierende Zweifachverglasung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt und daß sie ein Emissionsvermögen von kleiner oder gleich 0,05 und insbesondere von kleiner als 0,045 aufweist.

18. Niedrig emittierende Zweifachverglasung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt und daß sie einen Lichttransmissionsgrad TL von größer oder gleich 80% aufweist.

19. Verbundverglasung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt und daß sie entweder eine Sonnenschutzverglasung oder, wenn für die Schichten mit Eigenschaften im Infrarot Stromzuführungen vorgesehen werden, beheizbar ist.

20. Verwendung des Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Herstellung von Mehrfachverglasungen vom Typ von niedrig emittierenden und Isolierverglasungen oder von Verbundverglasungen vom Typ von Sonnenschutzverglasungen oder beheizbaren Verglasungen.