WO2023131767A1 - Solar-control and/or low-emissivity glazing - Google Patents
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- C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
- C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
- C03C17/3657—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating having optical properties
- C03C17/366—Low-emissivity or solar control coatings
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
- C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
- C03C17/3681—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating being used in glazing, e.g. windows or windscreens
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- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
- C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
- C03C17/3694—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer having a composition gradient through its thickness
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/90—Other aspects of coatings
- C03C2217/91—Coatings containing at least one layer having a composition gradient through its thickness
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
- C03C2218/32—After-treatment
- C03C2218/322—Oxidation
Definitions
- the invention relates to a material comprising a transparent substrate coated with a functional coating capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation.
- the invention also relates to glazing comprising these materials as well as the use of such materials for manufacturing thermal insulation and/or solar protection glazing.
- functional qualifying “functional coating” means “capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation”.
- glazings can be intended both to equip buildings and vehicles, in particular with a view to:
- the silver-based functional metal layers have advantageous properties of electrical conduction and reflection of infrared radiation (IR), hence their use in so-called “solar control” glazing aimed at reducing the amount of incoming solar energy and/or in so-called “low-emission” glazing aimed at reducing the amount of energy dissipated outwards from a building or vehicle.
- IR infrared radiation
- dielectric coatings are deposited between coatings based on dielectric materials generally comprising several dielectric layers (hereinafter “dielectric coatings”) making it possible to adjust the optical properties of the stack. These dielectric layers also make it possible to protect the silver layer from chemical or mechanical attack.
- the aim is to reduce the solar factor and increase light transmission and selectivity.
- we seek to develop low-emissivity glazing we seek to reduce emissivity and increase the solar factor. In all cases, the aim is to minimize heat loss.
- Emissivity and resistivity (or resistance) per square vary proportionately. Therefore, it is often possible to assess the emissivity of a material by evaluating its resistance per square.
- the solar factor of the glazing "FS or g" corresponds to the ratio in % between the total energy entering the room through the glazing and the incident solar energy.
- the solar factor therefore measures the contribution of glazing to warming the “room”.
- optical and electrical properties such as the emissivity depend directly on the quality of the silver layers such as their crystalline state, their homogeneity as well as their environment.
- the term "environment” means the nature of the layers close to the silver layer and the surface roughness of the interfaces with these layers. Another way to reduce the emissivity therefore consists in improving the quality of the silver layer by choosing a favorable environment.
- dielectric coatings comprising dielectric layers with stabilizing function intended to promote wetting and nucleation of the silver layer.
- Dielectric layers based on crystallized zinc oxide are notably used for this purpose. Indeed, the zinc oxide deposited by the sputtering process crystallizes without requiring additional heat treatment. The layer based on zinc oxide can therefore serve as an epitaxial growth layer for the silver layer.
- Another way to prevent the degradation of the silver layers lies in the choice of the layer located above and in contact with the silver layer.
- the known proposals is the use of so-called blocking layers and/or dielectric layers based on crystallized zinc oxide.
- the objective is to protect the functional layers from possible degradation during the deposition of the upper dielectric coating and/or during a heat treatment.
- the blocking layers are generally based on a metal chosen from nickel, chromium, titanium, niobium, or an alloy of these various metals.
- the various metals or alloys mentioned can also be partially oxidized, in particular have an oxygen sub-stoichiometry (for example TiOx OR NiCrOx).
- blocking layers are very thin, normally less than 2 nm thick, and are susceptible at these thicknesses to being partially oxidized during heat treatment or during deposition of an overlying layer.
- these blocking layers are sacrificial layers, capable of capturing oxygen coming from the atmosphere or from the substrate, thus avoiding the oxidation of the silver layer.
- the stack is used as a low-emissivity stack on face 3 in double glazing, or
- the stack is used as a solar control stack on face 2 in a double glazing.
- the layer based on titanium oxide is advantageously deposited from a ceramic target, in particular substoichiometric, in a controlled atmosphere comprising oxygen.
- a first thin layer based on titanium oxide is deposited in contact with the silver layer, from a ceramic target, in a non-oxidizing or very weakly oxidizing atmosphere.
- a thicker thickness of layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target in an oxidizing atmosphere.
- the layer based on titanium oxide consists of these two parts. During deposition, the part of the titanium oxide-based layer in contact with the functional layer is less oxidized than the part farthest from the functional layer. By doing so, we get:
- This deposition in several stages makes it possible to obtain mainly in the stack a layer of titanium oxide with a large quantity of oxygen, while protecting the functional layer based on silver from a first layer of titanium oxide. weakly oxidized. The absorption of the stack is then greatly reduced both in the absence of a heat treatment and following a heat treatment.
- the Ag/TiOx sequence makes it possible to obtain excellent performance and good durability, provided that the deposition parameters are controlled. However, adjusting these parameters can be quite tricky. It is necessary to determine both the thicknesses and the optimum oxidation conditions for each part of the thick layer of titanium oxide.
- the applicant has surprisingly discovered that the combined use of a zinc-based layer deposited from a metallic zinc cathode associated with a thick titanium oxide-based layer in the dielectric coating located above of the functional layer makes it possible to obtain the advantageous properties without requiring tedious adjustment of the deposition conditions of the layers constituting the stack. Thanks to the presence of the zinc-based layer, the titanium oxide-based layer can be deposited in a single step with high proportions of oxygen while guaranteeing low absorption. Thus, the deposition conditions are simpler and easier to determine industrially than the solution using the Ag/TiOx sequence.
- the invention therefore relates to a material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one silver-based functional metal layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that that each functional metallic layer is placed between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above the functional metallic layer comprises:
- a zinc-based layer located in contact with the functional layer having a thickness between 0.3 and 3.0 nm, between 0.3 and 2 nm, between 0.3 and 1 nm or between 0.3 and 0 .8 nm and
- the material of the invention has the advantage that these advantageous properties are obtained even when the material coated with the stack or the stack alone has not undergone heat treatment at high temperature.
- the materials according to the invention can be used interchangeably:
- the substrate and the stack undergo heat treatment at high temperature.
- the applicant has surprisingly discovered that the combined use of the layer based on zinc, the thick layer based on titanium oxide and a layer based on zinc oxide and particular tin also contributes to obtaining the advantageous properties of the invention. It seems that this layer makes it possible to reduce the residual absorption in the event of incomplete oxidation of the layer based on titanium oxide.
- the solution of the invention is particularly suitable in the case of stacks with several functional layers based on silver, in particular stacks with two or three functional layers which are particularly fragile from the point of view of scratches.
- the present invention is also particularly suitable in the case of stacks with a single functional layer based on silver intended for applications where, for example, high levels of light transmission are sought.
- the zinc-based layer is deposited from a metallic zinc target
- the layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular under stoichiometric preferably in an oxidizing atmosphere whose percentage by volume flow rate of oxygen represents between 0 and 20%, preferably 2 to 15 %,
- the layer based on titanium oxide has a thickness of between 5 and 30 nm
- the layer based on titanium oxide comprises an oxidation gradient
- the part of the layer based on titanium oxide in contact with the layer based on zinc is more oxidized than the part the farthest
- the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide,
- the layer based on zinc oxide and tin has a thickness:
- the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium,
- the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer based on zinc oxide located in contact with the functional layer
- the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium,
- the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer with a refractive index greater than 2.20
- the layer with a refractive index greater than 2.20 is chosen from layers based on titanium oxide and layers based on silicon nitride and zirconium,
- the thickness of all the layers with a refractive index greater than 2.20 in the dielectric coating located below the functional layer is greater than 10 nm, greater than 15 nm, greater than 20 nm,
- the stack comprises a single functional metallic layer based on silver
- the stack and the substrate have been subjected to a heat treatment at a high temperature above 500°C such as quenching, annealing or bending.
- the invention also relates to:
- - glazing comprising a material according to the invention mounted on a vehicle or on a building, and
- a glazing according to the invention as solar control and/or low-emission glazing for the building or vehicles
- the material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one metallic layer silver-based functional layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that each functional metal layer is placed between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above above the functional metal layer includes:
- the substrate according to the invention is considered laid horizontally.
- the stack of thin layers is deposited above the substrate.
- the meaning of the expressions “above” and “below” and “lower” and “higher” should be considered in relation to this orientation.
- the expressions “above” and “below” do not necessarily mean that two layers and/or coatings are arranged in contact with one another. When it is specified that a layer is deposited "in contact” with another layer or a coating, this means that there cannot be one (or more) interposed layer(s) between these two layers (or layer and coating).
- the luminous characteristics are measured according to the D65 illuminant at 2° perpendicular to the material mounted in a double glazing:
- Rint corresponds to the interior light reflection in the visible in %, observer on the interior space side
- the properties must be obtained even when the stack or the substrate carrying the stack has not undergone heat treatment at high temperature.
- the present invention therefore relates to the non-heat-treated coated substrate.
- the stack may not have undergone a heat treatment at a temperature above 500°C, preferably 300°C.
- the present invention also relates to the heat-treated material.
- the heat treatments are chosen from:
- the material that is to say the transparent substrate coated with the stack, may have undergone a heat treatment at high temperature.
- the stack and the substrate may have been subjected to a heat treatment at a high temperature such as quenching, annealing or bending.
- the stack only may have undergone heat treatment.
- the stack may have undergone a heat treatment at a temperature above 300°C, preferably 500°C.
- the heat treatment temperature (at the level of the stack) is greater than 300°C, preferably greater than 400°C, and better still greater than 500°C.
- Rapid Thermal annealing such as laser annealing or flash lamp annealing.
- Rapid thermal annealing is for example described in applications WO2008/096089 and WO2015/185848.
- each point of the stack is brought to a temperature of at least 300° C. while maintaining a temperature less than or equal to 150° C. at any point on the face of the substrate opposite to that on which locate the stack.
- This process has the advantage of only heating the stack, without significant heating of the entire substrate.
- the coated materials can be treated using a laser line formed from laser sources such as InGaAs diode lasers or Yb:YAG disc lasers. These continuous sources emit at a wavelength between 900 and 1100 nm.
- the laser line has a length of the order of 3.3 m, equal to the width 1 of the substrate, and an average FWHM half-width between 45 and 100 ⁇ m.
- the materials are arranged on a roller conveyor so as to scroll along an X direction, parallel to its length.
- the laser line is fixed and positioned above the coated surface of the substrate with its longitudinal direction Y extending perpendicularly to the running direction X of the substrate, i.e. along the width of the substrate, in extending across that width.
- the position of the focal plane of the laser line is adjusted to be within the thickness of the functional coating when the substrate is positioned on the conveyor.
- the power area of the laser line at the focal plane is less than 100kW/cm2.
- the substrate was moved under the laser line at a speed of about 8 m/min.
- the stack may therefore have been subjected to rapid thermal annealing in which each point of the stack is brought to a temperature of at least 300°C while maintaining a temperature less than or equal to 150°C at any point on the face. of the substrate opposite to that on which the stack is located.
- the stack and the substrate may have been subjected to a heat treatment at a high temperature above 500°C such as quenching, annealing or bending.
- the coated substrate of the stack can be bent or tempered glass.
- the stack is deposited by cathode sputtering assisted by a magnetic field (magnetron process). According to this advantageous embodiment, all the layers of the stack are deposited by cathode sputtering assisted by a magnetic field.
- the expressions “above” and “below” do not necessarily mean that two layers and/or coatings are arranged in contact with one another. When it is specified that a layer is deposited "in contact” with another layer or a coating, this means that there cannot be one (or more) interposed layer(s) between these two layers (or layer and coating).
- the thicknesses referred to in this document are physical thicknesses and the layers are thin layers.
- thin layer is meant a layer having a thickness of between 0.1 nm and 100 micrometers.
- the expression "based on”, used to qualify a material or a layer as to what it or it contains, means that the mass fraction of the constituent which it or it comprises is at least 50%, in particular at least 70%, preferably at least 90%.
- the stack of thin layers comprises at least one functional layer and at least two dielectric coatings comprising at least one dielectric layer, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
- the stack of thin layers can comprise at least two metallic functional layers based on silver and at least three dielectric coatings comprising at least one dielectric layer, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
- the stack of thin layers can comprise at least three functional layers and at least four dielectric coatings comprising at least one layer dielectric, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
- the silver-based metallic functional layers comprise at least 95.0%, preferably at least 96.5% and better still at least 98.0% by weight of silver relative to the weight of the functional layer.
- a silver-based functional metallic layer comprises less than 1.0% by mass of metals other than silver relative to the mass of the silver-based functional metallic layer.
- the silver-based metallic functional layers have a thickness:
- Dielectric coatings include dielectric layers.
- dielectric layer within the meaning of the present invention, it should be understood that from the point of view of its nature, the material is “non-metallic", that is to say is not a metal. In the context of the invention, this term designates a material having an n/k ratio over the entire visible wavelength range (from 380 nm to 780 nm) equal to or greater than 5.
- n designates the index of real refraction of the material at a given wavelength and k represents the imaginary part of the refractive index at a given wavelength; the ratio n/k being calculated at a given wavelength identical for n and for k.
- the thickness of a dielectric coating corresponds to the sum of the thicknesses of the layers constituting it.
- the dielectric coatings have a thickness greater than 10 nm, greater than 15 nm, between 15 and 200 nm, between 15 and 100 nm or between 15 and 70 nm.
- the dielectric layers in addition to their optical function, can have various other functions.
- the dielectric layers are conventionally chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride.
- Layers based on oxide of one or more elements essentially comprise oxygen and very little nitrogen.
- the oxide-based layers include in particular at least 90% in atomic percentage of oxygen with respect to the oxygen and the nitrogen in said layer.
- the nitride-based layers essentially comprise nitrogen and very little oxygen.
- Nitride-based layers comprise at least 90 atomic percent nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in said layer.
- Oxynitride layers include a mixture of oxygen and nitrogen.
- the layers based on silicon oxynitride comprise 10 to 90% (limits excluded) in atomic percentage of nitrogen with respect to the oxygen and the nitrogen in said layer.
- the amounts of oxygen and nitrogen in a layer are determined in atomic percentages relative to the total amounts of oxygen and nitrogen in the layer under consideration.
- the dielectric layers are conventionally chosen from:
- a zinc-based layer is located in contact with the functional layer.
- the zinc-based layers are defined as they are obtained during deposition. Insofar as these layers are thin, it is not possible to determine with certainty, according to the thicknesses deposited, how this zinc-based layer is modified following the deposition of the titanium oxide layer.
- the zinc-based layer is deposited by sputtering from a metallic zinc target.
- the deposition atmosphere is oxygen-free or contains very little oxygen, preferably oxygen-free, i.e. non-oxidizing.
- This zinc-based layer is partly oxidized to zinc oxide during the deposition of the titanium oxide-based layer. Following the deposition of the titanium oxide layer, there is preferably no absorption due to the non-oxidation of the metallic zinc.
- the zinc-based layer is deposited in metallic form, the zinc seems to ally or associate with the silver in the form of an AgZn phase. It is possible to carry out analyzes proving the presence of this AgZn phase. When this phase is detected, there is a strong presumption that the zinc in contact with the silver was indeed deposited from a metallic target in the absence of oxygen or under weakly oxidizing conditions.
- the thickness of this layer can be as thin as that of a standard blocking layer ( ⁇ 1 nm), as long as the silver-based functional layer is not found to be degraded by the oxygen present during the deposition of the next layer based on titanium oxide, deposited with more oxygen. It has a thickness between 0.3 and 3.0 nm, between 0.3 and 2 nm, between 0.3 and 1 nm or between 0.3 and 0.8 nm.
- the zinc-based layers are deposited in metallic form.
- the zinc-based layers comprise, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99% or 100% by mass of zinc relative to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
- the zinc-based layers can be chosen from:
- the term “zinc layer” is understood to mean metallic layers of pure zinc which may nevertheless include some impurities.
- the total mass of zinc represents at least 99% by mass compared to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
- the doped zinc layers comprise at least 90.0%, at least 95%, at least 96%, at least 97% or at least 98% by mass of zinc relative to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
- the doped zinc layers can be chosen from layers based on zinc and at least one element chosen from titanium, nickel, aluminum, tin, niobium, chromium, magnesium, copper, silicon, silver or gold.
- the layers based on zinc alloy comprise at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90% by weight zinc based on the total weight of elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
- the layers based on a zinc alloy can be chosen from layers based on zinc and at least one element chosen from titanium, nickel, chromium, tin.
- elements chosen from titanium, nickel, chromium, tin By way of example, mention may be made of binary alloys of zinc and titanium such as Zn2II or ternary alloys based on zinc, nickel and chromium such as ZnNiCr.
- the thickness of the zinc-based layer can be:
- the stack comprises at least one titanium oxide-based layer located above and in contact with the zinc-based layer having a thickness greater than equal to 3 nm.
- the layer is a layer based on titanium oxide over this entire thickness.
- this layer based on titanium oxide is part of a dielectric coating located above the silver layer. This means that when determining the thickness of this dielectric coating, the thickness of this layer is taken into consideration.
- This layer based on thick titanium oxide close to the silver contributes to obtaining the advantageous properties of the invention.
- This oxide layer is not absorbent and this, a fortiori, when it is mainly deposited from a ceramic target in an oxidizing atmosphere.
- the layers based on titanium oxide comprise at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 95.0%, at least 96.5% and better still at least 98.0 % by mass of titanium relative to the mass of all the elements constituting the layer based on titanium oxide other than oxygen.
- the layers based on titanium oxide can have a thickness:
- nm less than or equal to 30 nm, less than or equal to 25 nm, less than or equal to 20 nm, less than or equal to 15 nm, less than or equal to 10 nm, less than or equal to 8 nm, less than or equal to 6 nm.
- the layers based on titanium oxide can have a thickness between 5 and 30 nm.
- the layers based on titanium oxide can include or consist of elements other than titanium and oxygen. These elements can be chosen from silicon, chromium and zirconium. Preferably, the elements are chosen from zirconium. Preferably, the layer based on titanium oxide comprises at most 35%, at most 20% or at most 10% by mass of elements other than titanium relative to the mass of all the elements constituting the layer based on titanium oxide other than oxygen.
- the layers based on titanium oxide can be obtained:
- the deposition atmosphere includes significant proportions of oxygen.
- the layers based on titanium oxide are preferably obtained from a ceramic target of titanium oxide, preferably sub-stoichiometric in oxygen, in an atmosphere comprising oxygen.
- the quantity of oxygen in the deposition atmosphere can be adapted according to the desired properties.
- the layer based on titanium oxide is preferably deposited from a ceramic target, in particular sub-stoichiometric in an oxidizing atmosphere, preferably of which the percentage by volume flow rate of oxygen represents between 0 and 20%, preferably 2 at 15%.
- a layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular substoichiometric.
- the layer based on titanium oxide can be deposited from a ceramic target of TiO x under stoichiometric, where x is a number different from the stoichiometry of the titanium oxide TiO2, that is to say different of 2 and preferably less than 2, in particular between 0.75 times and 0.99 times the normal stoichiometry of the oxide.
- TiOx may in particular be such that 1.5 ⁇ x ⁇ 1.98 or 1.5 ⁇ x ⁇ 1.7, or even 1.7 ⁇ x ⁇ 1.95.
- depositing is carried out in an atmosphere comprising an optimized quantity of oxygen to obtain the desired properties.
- the deposition atmosphere comprises a mixture of noble gases (He, Ne, Xe, Ar, Kr) and oxygen.
- the noble gas is preferably argon. The following parameters are used to define the conditions for sputtering deposition:
- the pressure in the deposition chamber is between 1 and 15 pbar, preferably 2 and 10 pbar or 2 and 8 pbar,
- the deposition atmosphere comprises a mixture of argon and oxygen.
- the maximum oxygen threshold may vary to some extent depending on, for example:
- the configuration of the cathode sputtering deposition chamber (geometry, places of gas inlets, etc.
- the volume flow quantities of oxygen that can be used during the deposition will be lower because the TiOx is deposited more slowly and is therefore more likely to oxidize.
- a person skilled in the art is able to define a satisfactory controlled atmosphere by varying these parameters to some extent.
- a person skilled in the art is in particular perfectly able to determine the power to be applied to the target and the volume flow rates of oxygen and noble gases.
- the layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular sub-stoichiometric, in an atmosphere comprising oxygen.
- a first thin thickness of titanium oxide-based layer is deposited in contact with the zinc-based layer, from a ceramic target, in a slightly oxidizing atmosphere. Then, a thicker thickness of layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target in a more oxidizing atmosphere.
- the thick titanium oxide-based layer according to the invention consists of these two thicknesses.
- the part of the titanium oxide-based layer in contact with the zinc-based layer is less oxidized than the furthest part.
- the layer based on oxide of titanium comprises an oxidation gradient, the part of the titanium oxide-based layer in contact with the zinc-based layer is more oxidized than the furthest part.
- the layer based on titanium oxide is below and in contact with a dielectric layer.
- the dielectric layer can be based on oxide, nitride or oxynitride of one or more elements chosen from silicon, zirconium, titanium, aluminium, tin and/or zinc.
- this dielectric layer has a thickness greater than 5 nm, 8 nm, 10 nm or 15 nm.
- the stack can comprise at least one layer comprising silicon or aluminum.
- the dielectric coating located above the functional layer may comprise a layer comprising silicon chosen in particular from silicon nitride layers or silicon nitride and zirconium layers. Each dielectric coating may also include at least one layer comprising silicon.
- Layers comprising silicon are extremely stable to heat treatments. For example, no migration of the constituent elements is observed. Therefore, these elements are not likely to alter the silver layer.
- the layers comprising silicon therefore also contribute to the non-alteration of the silver layers and therefore to obtaining a low emissivity after heat treatment.
- the layers comprising silicon comprise at least 50% by mass of silicon relative to the mass of all the elements constituting the layer comprising silicon other than nitrogen and oxygen.
- the layers comprising silicon can be chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride such as layers based on silicon oxide, layers based on silicon nitride and layers based on silicon oxynitride.
- Silicon oxide based layers include at least 90% atomic percent oxygen relative to the oxygen and nitrogen in the silicon oxide based layer.
- the silicon nitride based layers include at least 90% atomic percent nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in the silicon nitride based layer.
- the layers based on silicon oxynitride include 10 to 90% (limits excluded) in atomic percentage of nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in the layer based on silicon oxide.
- the layers based on silicon oxide are characterized by a refractive index at 550 nm, less than or equal to 1.55.
- the layers based on silicon nitride are characterized by a refractive index at 550 nm, greater than or equal to 1.95.
- the layers comprising silicon can comprise or consist of elements other than silicon, oxygen and nitrogen. These elements can be chosen from aluminum, boron, titanium, and zirconium. Layers comprising silicon can comprise at least 2%, at least 5% or at least 8% by mass of aluminum relative to the mass of all the elements constituting the layer comprising silicon other than oxygen and nitrogen.
- the layers comprising aluminum can be chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride such as layers based on aluminum oxide such as Al2O3, layers based on of aluminum nitride such as AIN and layers based on aluminum oxynitride such as AlOxNy.
- the layers based on silicon nitride and on zirconium Si x Zr y N z form part of the layers comprising silicon, in particular layers based on silicon nitride.
- the refractive index of layers based on silicon nitride and zirconium increases with the increase in the proportions of zirconium in said layer.
- the layers based on silicon nitride can comprise aluminum and/or zirconium. Such layers may include, in atomic proportion to the atomic proportion of Si, Zr and Al:
- the dielectric coating located above the silver layer comprises a layer comprising silicon.
- These layers comprising silicon have, in increasing order of preference, a thickness:
- At least one dielectric coating comprises a layer comprising silicon chosen from layers based on silicon nitride.
- the dielectric coating located above the silver-based functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers based on silicon nitride.
- Each dielectric coating may comprise a layer comprising silicon chosen from layers based on silicon nitride.
- the sum of the thicknesses of all the layers comprising silicon in the dielectric coating located above the first silver-based functional metal layer can be greater than 35%, greater than 50%, of the total thickness dielectric coating.
- the sum of the thicknesses of all the layers comprising silicon based on silicon nitride in each dielectric coating located above the first functional metal layer based on silver can be greater than 35%, greater than 50% , the total thickness of the dielectric coating.
- the dielectric coating located above the functional layer may comprise a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide.
- the layer based on zinc oxide and tin comprises by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin:
- the layer based on zinc oxide and tin located in the dielectric coating above the functional layer based on silver has a thickness:
- the dielectric coating above the silver layer may include:
- the dielectric coating above the silver layer may include:
- a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide,
- a layer comprising silicon located above and in contact with the layer based on zinc oxide and tin, preferably a layer based on silicon nitride or a layer based on silicon nitride and zirconium or a combination of these two layers.
- the dielectric coating located below the functional layer may comprise a so-called stabilizing layer which reinforces the adhesion of the functional layer to the layers which surround it.
- the stabilizing layers are preferably layers based on zinc oxide optionally doped, for example, with aluminum.
- the zinc oxide is crystallized.
- the zinc oxide-based layer comprises, in increasing order of preference, at least 90.0%, at least 92%, at least 95%, at least 98.0% by weight of zinc relative to the weight of elements other than oxygen in the layer based on zinc oxide.
- the dielectric coating located below the functional layer may comprise a layer based on zinc oxide located directly at the functional layer contact.
- a stabilizing layer below and in contact with a functional layer, because it facilitates the adhesion and the crystallization of the silver-based functional layer and increases its quality and its stability.
- the metallic functional layer is deposited above and in contact with a layer based on zinc oxide.
- the layer based on zinc oxide can be deposited from a ceramic target, with or without oxygen or from a metal target.
- the zinc oxide layers have a thickness:
- the dielectric coating located below the silver layer may also comprise a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin , located below and in contact with the layer based on zinc oxide.
- the stack can therefore comprise one or more layers based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and contact with the layer based on titanium oxide.
- the layers based on zinc oxide and tin preferably comprise by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin:
- the layers based on zinc and tin oxide have a thickness:
- the dielectric coating located below the functional layer may comprise a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium.
- the dielectric coating located below the functional layer may include a layer with a refractive index greater than 2.20.
- the presence of high index layers above and below the silver-based functional layer contributes to obtaining high light transmission.
- the layers with a low refractive index have a refractive index of less than 1.70.
- Refractive index layers intermediate have a refractive index of between 1.70 and 2.2.
- High refractive index layers have a refractive index greater than 2.2.
- the high refractive index layers can be chosen from:
- n550 2.30
- the layer with a high refractive index is chosen from layers based on titanium oxide and the layer based on silicon nitride and zirconium.
- the stack does not include a metallic blocking layer or one based on titanium oxide below and in contact with the functional metallic layer based on silver.
- the silver-based functional metallic layer is located above and in contact with a dielectric layer of the dielectric coating.
- this dielectric layer is a stabilizing layer.
- the dielectric coating located below the functional layer may comprise a sequence of layers, defined starting from the substrate, chosen from:
- the stack includes a layer of silicon nitride and a layer of silicon nitride and zirconium, these layers are different, i.e. they are not composed of the same elements in the same proportions.
- the dielectric coating located above the functional layer may comprise a sequence of layers, defined starting from the substrate, chosen from:
- the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the silicon nitride-based layer
- the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the zinc and tin oxide-based layer // the silicon nitride-based layer
- the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the zinc and tin oxide-based layer // the silicon oxide-based layer
- the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on zinc oxide and tin // layer based on silicon nitride // layer based on oxide of zinc and tin
- the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // silicon nitride-based layer // silicon oxide-based layer
- the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on silicon nitride // layer based on silicon oxide.
- the stack of thin layers can optionally include a protective layer.
- the protective layer is preferably the last layer of the stack, that is to say the layer farthest from the coated substrate of the stack (before heat treatment). These layers generally have a thickness of between 0.5 and 10 nm, between 1 and 5 nm, between 1 and 3 nm or between 1 and 2.5 nm.
- This protective layer can be chosen from a layer of titanium, zirconium, hafnium, silicon, zinc and/or tin, this or these metals being in metallic, oxidized or nitrided form.
- the protective layer is based on zirconium oxide and/or titanium, preferably based on zirconium oxide, titanium oxide or titanium oxide and zirconium.
- the thickness of the protective layer is taken into account.
- the transparent substrates according to the invention are preferably made of a rigid mineral material, such as glass, or organic based on polymers (or polymer).
- the organic transparent substrates according to the invention can also be made of polymer, rigid or flexible.
- polymers suitable according to the invention include, in particular:
- PET polyethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- PMMA polymethyl methacrylate
- fluorinated polymers such as fluoroesters such as ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluorethylene (PCTFE), ethylene chlorotrifluorethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene copolymers (FEP);
- fluoroesters such as ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluorethylene (PCTFE), ethylene chlorotrifluorethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene copolymers (FEP);
- photocrosslinkable and/or photopolymerizable resins such as thiolene, polyurethane, urethane-acrylate, polyester-acrylate and
- the substrate is preferably a glass or glass-ceramic sheet.
- the substrate is preferably transparent, colorless (it is then a clear or extra-clear glass) or colored, for example blue, gray or bronze.
- the glass is preferably of the silico-sodo-lime type, but it can also be of borosilicate or alumino-borosilicate type glass.
- the substrate is made of glass, in particular silico-sodo-lime or of polymeric organic material.
- the substrate advantageously has at least one dimension greater than or equal to 1 m, or even 2 m and even 3 m.
- the thickness of the substrate generally varies between 0.5 mm and 19 mm, preferably between 0.7 and 9 mm, in particular between 2 and 8 mm, or even between 4 and 6 mm.
- the substrate can be flat or curved, even flexible.
- the invention also relates to a glazing comprising at least one material according to the invention.
- the invention relates to glazing which may be in the form of monolithic, laminated and/or multiple glazing, in particular double glazing or triple glazing.
- Double glazing has 4 faces, face 1 is outside the building and therefore constitutes the outer wall of the glazing, face 4 is inside the building and therefore constitutes the inner wall of the glazing, faces 2 and 3 being inside the double glazing.
- the stack according to the invention is on face 2 or face 3.
- Triple glazing has 6 faces, face 1 is outside the building and therefore constitutes the outer wall of the glazing, face 6 is inside the building and therefore constitutes the inner wall of the glazing, faces 2 and 3 and 4 and 5 being inside the double glazing.
- the stack according to the invention can be on face 2, face 3 and/or face 5.
- a laminated glazing comprises at least one structure of the first substrate/sheet(s)/second substrate type.
- the polymer sheet may in particular be based on polyvinyl butyral PVB, ethylene vinyl acetate EVA, polyethylene terephthalate PET, polyvinyl chloride PVC.
- the stack of thin layers is positioned on at least one of the faces of one of the substrates.
- the invention therefore relates to:
- glazings can be mounted on a building or a vehicle.
- the following examples illustrate the invention.
- Stacks of thin layers defined below are deposited on clear soda-lime glass substrates with a thickness of 4 mm.
- Stacks of thin layers defined below are deposited on clear soda-lime glass substrates with a thickness of 4 mm.
- the functional layers are layers of silver (Ag),
- the dielectric layers are based on silicon nitride doped with aluminum (SisN4: Al), based on silicon nitride and zirconium doped with aluminum (SiZrN: Al), based on zinc oxide and tin (SnZnO), based on zinc oxide doped with aluminum (ZnO: Al).
- TiOx titanium oxide layers are deposited from a TiOx ceramic target with or without oxygen in the deposition atmosphere.
- the zinc-based layers are deposited from an aluminum-doped zinc metal target.
- %wt % by weight; at%: atomic.
- laser in this case, only the stack undergoes heat treatment at high temperature
- Naber® - treated in the Naber® oven at 650°C for 10 min
- Laser radiation processing involves processing coated substrates with a laser line formed from a disc laser. The following conditions were used:
- the square resistance Rsq corresponding to the resistance referred to the surface, is measured by induction with a Nagy SMR-12.
- the square resistance and the absorption are both degraded in the case of the use of a layer of titanium oxide deposited in an oxidizing atmosphere in contact with silver (comparison Ref.lc and Ref.l a). This is due to the excessive amounts of oxygen during the deposition of the titanium oxide based layer and the consequent degradation of the silver.
- the stacks of the invention have both low absorption and low resistance per square and satisfactory mechanical properties.
- the square resistance and the absorption are both degraded in the case of the use of a layer of titanium oxide deposited in an oxidizing atmosphere in contact with silver (comparison Ref.2c and Ref.2a). This is due to the excessive amounts of oxygen during the deposition of the titanium oxide based layer and the consequent degradation of the silver.
- the introduction of the metallic zinc layer prevents degradation of the silver layer even at such thin thicknesses (0.5 nm) and leads to the lowest absorption values (6.4% for the example of the L2a invention compared to the references) and the lowest square resistance values (4.3Q/n).
- the EBT of the stack according to the invention is satisfactory whereas this is not the case of the Ref.2b references comprising in contact with the silver a layer of TiOx deposited without oxygen.
- the stack of the invention leads to the lowest values of absorption and resistance per square (4.2% and 3.0Q/n).
- the introduction of the layer of zinc and tin oxide leads to a notable improvement in the resistance per sheet and the absorption (Lia compared to L2a).
- the stack of the invention leads to the lowest absorption and resistance values per square (4.5% and 3.1 Q/n).
- the presence of the layer based on zinc oxide and tin in contact with the layer of titanium oxide causes an oxidation-reduction reaction between the TiOx and the SnZnO leading to a degradation of square resistance and absorption.
- All the stacks comprising the TiOx/SnZnO sequence have degraded performance after quenching.
- the stack of the invention has a lower level of degradation.
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Abstract
The invention relates to a material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one silver-based functional metal layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, such that each functional metal layer is arranged between two dielectric coatings, characterised in that the dielectric coating positioned above the functional metal layer comprises: - a zinc-based layer positioned in contact with the functional layer, having a thickness of between 0.3 and 3.0 nm, and - a titanium oxide-based layer positioned above and in contact with the zinc-based layer, having a thickness greater than or equal to 3.0 nm.
Description
Description Description
Titre : Vitrage contrôle solaire et/ou bas émissif Title: Solar control and/or low-emissivity glazing
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent revêtu d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge. L'invention concerne également les vitrages comprenant ces matériaux ainsi que l'utilisation de tels matériaux pour fabriquer des vitrages d'isolation thermique et/ou de protection solaire. Dans la suite de la description, le terme « fonctionnel » qualifiant « revêtement fonctionnel » signifie « pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge ». The invention relates to a material comprising a transparent substrate coated with a functional coating capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation. The invention also relates to glazing comprising these materials as well as the use of such materials for manufacturing thermal insulation and/or solar protection glazing. In the remainder of the description, the term “functional” qualifying “functional coating” means “capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation”.
Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les véhicules, en vue notamment de : These glazings can be intended both to equip buildings and vehicles, in particular with a view to:
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou - reduce the air conditioning effort and/or prevent excessive overheating, so-called "solar control" glazing and/or
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ». - reduce the amount of energy dissipated to the outside, so-called "low-emission" glazing.
Les couches métalliques fonctionnelles à base d’argent (ou couches d’argent) ont des propriétés de conduction électrique et de réflexion des rayonnements infrarouges (IR) avantageuses, d'où leur utilisation dans des vitrages dits « de contrôle solaire » visant à diminuer la quantité d'énergie solaire entrante et/ou dans des vitrages dits « bas émissifs » visant à diminuer la quantité d'énergie dissipée vers l'extérieur d'un bâtiment ou d'un véhicule. The silver-based functional metal layers (or silver layers) have advantageous properties of electrical conduction and reflection of infrared radiation (IR), hence their use in so-called "solar control" glazing aimed at reducing the amount of incoming solar energy and/or in so-called “low-emission” glazing aimed at reducing the amount of energy dissipated outwards from a building or vehicle.
Ces couches d'argent sont déposées entre des revêtements à base de matériaux diélectriques comprenant généralement plusieurs couches diélectriques (ci-après « revêtements diélectriques ») permettant d’ajuster les propriétés optiques de l’empilement. Ces couches diélectriques permettent en outre de protéger la couche d’argent des agressions chimiques ou mécaniques. These silver layers are deposited between coatings based on dielectric materials generally comprising several dielectric layers (hereinafter “dielectric coatings”) making it possible to adjust the optical properties of the stack. These dielectric layers also make it possible to protect the silver layer from chemical or mechanical attack.
Lorsque l’on cherche à développer un vitrage contrôle solaire, on cherche à diminuer le facteur solaire et à augmenter la transmission lumineuse et la sélectivité. Lorsque l’on cherche à développer un vitrage bas-émissif, on cherche à diminuer l’émissivité et à augmenter le facteur solaire. Dans tous les cas, on cherche à minimiser les déperditions thermiques. When looking to develop solar control glazing, the aim is to reduce the solar factor and increase light transmission and selectivity. When we seek to develop low-emissivity glazing, we seek to reduce emissivity and increase the solar factor. In all cases, the aim is to minimize heat loss.
L’émissivité et la résistivité (ou résistance) par carré varient de manière proportionnée. Par conséquent, il est souvent possible d’évaluer l’émissivité d’un matériau en évaluant sa résistance par carré. Emissivity and resistivity (or resistance) per square vary proportionately. Therefore, it is often possible to assess the emissivity of a material by evaluating its resistance per square.
Le facteur solaire du vitrage « FS ou g » correspond au rapport en % entre l'énergie totale entrant dans le local à travers le vitrage et l'énergie solaire incidente. Le facteur solaire mesure donc la contribution d'un vitrage à réchauffement de la « pièce ». Plus le facteur solaire est petit, plus les apports solaires sont faibles. The solar factor of the glazing "FS or g" corresponds to the ratio in % between the total energy entering the room through the glazing and the incident solar energy. The solar factor therefore measures the contribution of glazing to warming the “room”. The lower the solar factor, the lower the solar gain.
Les propriétés optiques et électriques telles que l’émissivité dépendent directement de la qualité des couches d’argent telle que leur état cristallin, leur homogénéité ainsi que de leur
environnement. On entend par « environnement », la nature des couches à proximité de la couche d’argent et la rugosité de surface des interfaces avec ces couches. Une autre voie pour diminuer l’émissivité consiste donc à améliorer la qualité de la couche d’argent en choisissant un environnement favorable. The optical and electrical properties such as the emissivity depend directly on the quality of the silver layers such as their crystalline state, their homogeneity as well as their environment. The term "environment" means the nature of the layers close to the silver layer and the surface roughness of the interfaces with these layers. Another way to reduce the emissivity therefore consists in improving the quality of the silver layer by choosing a favorable environment.
Pour améliorer la qualité des couches métalliques fonctionnelles à base d’argent, il est connu d’utiliser sous les couches d’argent des revêtements diélectriques comprenant des couches diélectriques à fonction stabilisante destinées à favoriser le mouillage et la nucléation de la couche d’argent. Des couches diélectriques à base d’oxyde de zinc cristallisé sont notamment utilisées à cette fin. En effet, l'oxyde de zinc déposé par le procédé de pulvérisation cathodique cristallise sans nécessiter de traitement thermique additionnel. La couche à base d’oxyde de zinc peut donc servir de couche de croissance épitaxiale pour la couche d’argent. To improve the quality of functional metal layers based on silver, it is known to use under the silver layers dielectric coatings comprising dielectric layers with stabilizing function intended to promote wetting and nucleation of the silver layer. . Dielectric layers based on crystallized zinc oxide are notably used for this purpose. Indeed, the zinc oxide deposited by the sputtering process crystallizes without requiring additional heat treatment. The layer based on zinc oxide can therefore serve as an epitaxial growth layer for the silver layer.
Une autre piste pour prévenir la dégradation des couches d’argent réside sur le choix de la couche située au-dessus et au contact de la couche d’argent. Parmi les propositions connues figurent l’utilisation des couches dites de blocage et/ou des couches diélectriques à base d’oxyde de zinc cristallisé. L’objectif est de protéger les couches fonctionnelles d’une éventuelle dégradation lors du dépôt du revêtement diélectrique supérieur et/ou lors d’un traitement thermique. Another way to prevent the degradation of the silver layers lies in the choice of the layer located above and in contact with the silver layer. Among the known proposals is the use of so-called blocking layers and/or dielectric layers based on crystallized zinc oxide. The objective is to protect the functional layers from possible degradation during the deposition of the upper dielectric coating and/or during a heat treatment.
Les couches de blocage sont généralement à base d’un métal choisi parmi le nickel, le chrome, le titane, le niobium, ou d’un alliage de ces différents métaux. Les différents métaux ou alliages cités peuvent également être partiellement oxydés, notamment présenter une sous-stoechiométrie en oxygène (par exemple TiOx OU NiCrOx). The blocking layers are generally based on a metal chosen from nickel, chromium, titanium, niobium, or an alloy of these various metals. The various metals or alloys mentioned can also be partially oxidized, in particular have an oxygen sub-stoichiometry (for example TiOx OR NiCrOx).
Ces couches de blocage sont très fines, normalement d’une épaisseur inférieure à 2 nm et sont susceptibles à ces épaisseurs d’être partiellement oxydées pendant un traitement thermique ou lors du dépôt d’une couche sus jacente. D’une manière générale, ces couches de blocage sont des couches sacrificielles, susceptibles de capter l’oxygène provenant de l’atmosphère ou du substrat, évitant ainsi l’oxydation de la couche d’argent. These blocking layers are very thin, normally less than 2 nm thick, and are susceptible at these thicknesses to being partially oxidized during heat treatment or during deposition of an overlying layer. In general, these blocking layers are sacrificial layers, capable of capturing oxygen coming from the atmosphere or from the substrate, thus avoiding the oxidation of the silver layer.
Des matériaux comprenant au-dessus de la ou des couches fonctionnelles à base d’argent, une séquence d’une couche de blocage à base d’alliage de nickel et de chrome et d’une couche à base d’oxyde de zinc sont actuellement utilisées. Materials comprising above the functional layer(s) based on silver, a sequence of a blocking layer based on an alloy of nickel and chromium and a layer based on zinc oxide are currently used.
Toutefois, l’utilisation de ces fines couches de blocage, même associées à des couches stabilisantes à base d’oxyde de zinc, ne permet pas d’obtenir des vitrages suffisamment performants présentant notamment une émissivité suffisamment faible et une bonne résistance mécanique. En effet, il demeure essentiel selon l’invention que les propriétés avantageuses d’émissivité soient obtenues sans nuire à la résistance mécanique. Une bonne résistance mécanique se traduit par une bonne résistance aux rayures et à la brosse notamment au test EBT (« Erichsen brush test »).
De bons résultats en terme de résistivité ont été également obtenus avec un matériau comprenant au-dessus de la ou des couches fonctionnelles à base d’argent, une couche épaisse à base d’oxyde de titane au contact de l’argent. Cette couche est déposée à partir d’une cible céramique sous stoechiométrique en contrôlant l’oxygène dans l’atmosphère de dépôt. La séquence Ag/TiOx permet de diminuer l’émissivité. De plus, la présence de cette couche à haut indice de réfraction au contact de l’argent contribue : However, the use of these thin blocking layers, even associated with stabilizing layers based on zinc oxide, does not make it possible to obtain sufficiently high-performance glazings having in particular a sufficiently low emissivity and good mechanical strength. Indeed, it remains essential according to the invention that the advantageous emissivity properties are obtained without impairing the mechanical strength. Good mechanical resistance translates into good scratch and brush resistance, in particular to the EBT test (“Erichsen brush test”). Good results in terms of resistivity have also been obtained with a material comprising, above the silver-based functional layer(s), a thick layer based on titanium oxide in contact with the silver. This layer is deposited from a sub-stoichiometric ceramic target by controlling the oxygen in the deposition atmosphere. The Ag/TiOx sequence makes it possible to reduce the emissivity. In addition, the presence of this high refractive index layer in contact with the silver contributes:
- à améliorer encore davantage le facteur solaire dans le cas où l’empilement est utilisé comme empilement bas émissif en face 3 dans un double vitrage, ou - to further improve the solar factor in the case where the stack is used as a low-emissivity stack on face 3 in double glazing, or
- à améliorer la sélectivité dans le cas où l’empilement est utilisé comme empilement contrôle solaire en face 2 dans un double vitrage. - to improve discrimination in the case where the stack is used as a solar control stack on face 2 in a double glazing.
Cependant, lorsque l’on utilise cette séquence Ag/TiOx, il est essentiel de bien contrôler l’oxydation pendant la pulvérisation de la couche d’oxyde de titane. Si l’on souhaite minimiser l’absorption dans la couche à base d’oxyde de titane, une proportion importante d’oxygène dans l’atmosphère de dépôt est requise. Cependant, si l’oxygène est introduit en excès pendant la pulvérisation des premiers nanomètres de la couche d’oxyde de titane, cela provoque l’oxydation de l’argent. La résistivité de l’argent est alors dégradée. However, when using this Ag/TiOx sequence, it is essential to control the oxidation well during the sputtering of the titanium oxide layer. If it is desired to minimize the absorption in the layer based on titanium oxide, a high proportion of oxygen in the deposition atmosphere is required. However, if oxygen is introduced in excess during the sputtering of the first few nanometers of the titanium oxide layer, it causes oxidation of the silver. The resistivity of the silver is then degraded.
Enfin, en l’absence d’oxygène ou en présence de faible quantité d’oxygène pendant la pulvérisation de la couche d’oxyde de titane, on observe un gain de la résistance par carré. Cependant, on observe également une plus forte absorption et des propriétés mécaniques dégradées. Cela se traduit par de mauvais résultats au test EBT. Le contrôle de l’oxygène utilisé lors du dépôt est un paramètre clé. Finally, in the absence of oxygen or in the presence of a small quantity of oxygen during the sputtering of the titanium oxide layer, a gain in resistance per square is observed. However, a higher absorption and degraded mechanical properties are also observed. This results in poor EBT test results. The oxygen control used during deposition is a key parameter.
La couche à base d’oxyde de titane est avantageusement déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique, dans une atmosphère contrôlée comprenant de l’oxygène. De préférence, on dépose au contact de la couche d’argent une première fine épaisseur de couche à base d’oxyde de titane, à partir d’une cible céramique, dans une atmosphère non oxydante ou très faiblement oxydante. Puis, on dépose une épaisseur plus épaisse de couche à base d’oxyde de titane à partir d’une cible céramique dans une atmosphère oxydante. La couche à base d’oxyde de titane est constituée de ces deux parties. Lors du dépôt, la partie de la couche à base d’oxyde de titane en contact avec la couche fonctionnelle est moins oxydée que la partie la plus éloignée de la couche fonctionnelle. En procédant ainsi on obtient à la fois : The layer based on titanium oxide is advantageously deposited from a ceramic target, in particular substoichiometric, in a controlled atmosphere comprising oxygen. Preferably, a first thin layer based on titanium oxide is deposited in contact with the silver layer, from a ceramic target, in a non-oxidizing or very weakly oxidizing atmosphere. Then, a thicker thickness of layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target in an oxidizing atmosphere. The layer based on titanium oxide consists of these two parts. During deposition, the part of the titanium oxide-based layer in contact with the functional layer is less oxidized than the part farthest from the functional layer. By doing so, we get:
- une basse résistance par carré grâce à l’interface Ag / TiOx déposé sans oxygène et- low resistance per square thanks to the Ag / TiOx interface deposited without oxygen and
- une faible absorption grâce à la deuxième partie de la couche d’oxyde de titane. - low absorption thanks to the second part of the titanium oxide layer.
Ce dépôt en plusieurs étapes permet d’obtenir majoritairement dans l’empilement une couche d’oxyde de titane avec une grande quantité d’oxygène, tout en protégeant la couche fonctionnelle à base d’argent d’une première couche d’oxyde de titane faiblement oxydée.
L’absorption de l’empilement est alors fortement réduite à la fois en l’absence d’un traitement thermique et suite à un traitement thermique. This deposition in several stages makes it possible to obtain mainly in the stack a layer of titanium oxide with a large quantity of oxygen, while protecting the functional layer based on silver from a first layer of titanium oxide. weakly oxidized. The absorption of the stack is then greatly reduced both in the absence of a heat treatment and following a heat treatment.
La séquence Ag/TiOx permet d’obtenir d’excellentes performances et une bonne durabilité, à condition de contrôler les paramètres du dépôt. Cependant, le réglage de ces paramètres peut s'avérer assez délicat. Il faut déterminer à la fois les épaisseurs et les conditions d’oxydation optimales pour chaque partie de la couche épaisse d’oxyde de titane. The Ag/TiOx sequence makes it possible to obtain excellent performance and good durability, provided that the deposition parameters are controlled. However, adjusting these parameters can be quite tricky. It is necessary to determine both the thicknesses and the optimum oxidation conditions for each part of the thick layer of titanium oxide.
Il existe un besoin d’une solution pouvant être utilisée industriellement présentant des performances supérieures obtenues de manière robuste et reproductible, sans nécessiter de temps de réglage délicat, long et fastidieux. Il existe également un besoin d’une solution permettant d’obtenir ces propriétés de basse émissivité et de bonne résistance mécanique à la fois : There is a need for a solution that can be used industrially with superior performance obtained in a robust and reproducible way, without requiring delicate, long and tedious adjustment time. There is also a need for a solution making it possible to obtain these properties of low emissivity and good mechanical resistance at the same time:
- lorsque l’empilement ou le substrat porteur de l’empilement n’a pas subi de traitement thermique à température élevée et - when the stack or the substrate carrying the stack has not undergone heat treatment at high temperature and
- lorsque l’empilement ou le substrat porteur de l’empilement subit un traitement thermique à température élevée. - when the stack or the carrier substrate of the stack undergoes heat treatment at high temperature.
Le demandeur a découvert de manière surprenante que l’utilisation combinée d’une couche à base de zinc déposée à partir d’une cathode de zinc métallique associée à une couche à base d’oxyde de titane épaisse dans le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle permet d’obtenir les propriétés avantageuses sans nécessiter de réglage fastidieux des conditions de dépôt des couches constituant l’empilement. Grâce à la présence de la couche à base de zinc, la couche à base d’oxyde de titane peut être déposée en une seule étape avec des proportions élevée d’oxygène tout en garantissant une faible absorption. Ainsi, les conditions de dépôt sont plus simples et faciles à déterminer industriellement que la solution utilisant la séquence Ag/TiOx. The applicant has surprisingly discovered that the combined use of a zinc-based layer deposited from a metallic zinc cathode associated with a thick titanium oxide-based layer in the dielectric coating located above of the functional layer makes it possible to obtain the advantageous properties without requiring tedious adjustment of the deposition conditions of the layers constituting the stack. Thanks to the presence of the zinc-based layer, the titanium oxide-based layer can be deposited in a single step with high proportions of oxygen while guaranteeing low absorption. Thus, the deposition conditions are simpler and easier to determine industrially than the solution using the Ag/TiOx sequence.
L’invention concerne donc un matériau comprenant un substrat revêtu d’un empilement de couches comprenant au moins une couche métallique fonctionnelle à base d’argent et au moins deux revêtements diélectriques, chaque revêtement diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche métallique fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques, caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche métallique fonctionnelle comprend : The invention therefore relates to a material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one silver-based functional metal layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that that each functional metallic layer is placed between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above the functional metallic layer comprises:
- une couche à base de zinc située au contact de la couche fonctionnelle ayant une épaisseur comprise entre 0,3 et 3,0 nm, entre 0,3 et 2 nm, entre 0,3 et 1 nm ou entre 0,3 et 0,8 nm et- a zinc-based layer located in contact with the functional layer having a thickness between 0.3 and 3.0 nm, between 0.3 and 2 nm, between 0.3 and 1 nm or between 0.3 and 0 .8 nm and
- une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la couche à base de zinc ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3,0 nm. - a layer based on titanium oxide located above and in contact with the layer based on zinc having a thickness greater than or equal to 3.0 nm.
L’invention résultant de cette combinaison permet d’obtenir : The invention resulting from this combination makes it possible to obtain:
- des valeurs de résistivité faibles, - low resistivity values,
- des valeurs d’absorption faibles,
- de bonnes propriétés mécaniques de résistance à la brosse sans et avec traitement thermique, - low absorption values, - good mechanical properties of brush resistance without and with heat treatment,
- un procédé de dépôt simplifié permettant l’obtention des propriétés de manière plus robuste. - a simplified deposition process allowing the properties to be obtained in a more robust way.
Mais surtout, le matériau de l’invention présente pour avantage que ces propriétés avantageuses sont obtenus même lorsque le matériau revêtu de l’empilement ou l’empilement seul n’a pas subi de traitement thermique à température élevée. Les matériaux selon l’invention peuvent être utilisés indifféremment : But above all, the material of the invention has the advantage that these advantageous properties are obtained even when the material coated with the stack or the stack alone has not undergone heat treatment at high temperature. The materials according to the invention can be used interchangeably:
- tels que déposés, c’est à dire sans avoir été soumis à un quelconque traitement thermique à température élevée, dans ce cas ni le substrat revêtu de l’empilement, ni l’empilement seul, n’a subi de traitement thermique à température élevée, - as deposited, that is to say without having been subjected to any heat treatment at high temperature, in this case neither the substrate coated with the stack, nor the stack alone, has undergone heat treatment at high temperature high,
- traités par rayonnement laser, dans ce cas, seul l’empilement subit un traitement thermique à température élevée, - treated by laser radiation, in this case, only the stack undergoes heat treatment at high temperature,
- traités par recuit ou trempe, dans ce cas le substrat et l’empilement subissent un traitement thermique à température élevée. - treated by annealing or quenching, in this case the substrate and the stack undergo heat treatment at high temperature.
L’obtention des propriétés indifféremment de la présence ou non d’un traitement thermique permet une plus grande souplesse dans la gestion des stocks. Cela présente un intérêt économique important. Obtaining the properties regardless of the presence or not of a heat treatment allows greater flexibility in inventory management. This is of significant economic interest.
Le demandeur a découvert de manière surprenante que l’utilisation combinée de la couche à base de zinc, de la couche épaisse à base d’oxyde de titane et d’une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain particulière concourt également à l’obtention des propriétés avantageuses de l’invention. Il semble que cette couche permet de réduire l’absorption résiduel en cas d’oxydation non complète de la couche à base d’oxyde de titane. The applicant has surprisingly discovered that the combined use of the layer based on zinc, the thick layer based on titanium oxide and a layer based on zinc oxide and particular tin also contributes to obtaining the advantageous properties of the invention. It seems that this layer makes it possible to reduce the residual absorption in the event of incomplete oxidation of the layer based on titanium oxide.
La solution de l’invention convient tout particulièrement dans le cas d’empilements à plusieurs couches fonctionnelles à base d’argent, notamment les empilements à deux ou trois couches fonctionnelles qui sont particulièrement fragiles du point de vue des rayures. The solution of the invention is particularly suitable in the case of stacks with several functional layers based on silver, in particular stacks with two or three functional layers which are particularly fragile from the point of view of scratches.
La présente invention convient également tout particulièrement dans le cas d’empilements à une seule couche fonctionnelle à base d’argent destinés à des applications où l’on recherche par exemple des niveaux élevés de transmission lumineuse. The present invention is also particularly suitable in the case of stacks with a single functional layer based on silver intended for applications where, for example, high levels of light transmission are sought.
Le matériau selon l’invention peut présenter les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison : The material according to the invention may have the following characteristics alone or in combination:
- la couche à base de zinc est déposée à partir d’une cible de zinc métallique, - the zinc-based layer is deposited from a metallic zinc target,
- la couche à base d’oxyde de titane est déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique de préférence dans une atmosphère oxydante dont le pourcentage en débit volumique d’oxygène représente entre 0 et 20 %, de préférence 2 à 15 %, - the layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular under stoichiometric preferably in an oxidizing atmosphere whose percentage by volume flow rate of oxygen represents between 0 and 20%, preferably 2 to 15 %,
- la couche à base d’oxyde de titane a une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm, - the layer based on titanium oxide has a thickness of between 5 and 30 nm,
- la couche à base d’oxyde de titane comprend un gradient d’oxydation, la partie de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche à base de zinc est plus oxydée que la partie
la plus éloignée, - the layer based on titanium oxide comprises an oxidation gradient, the part of the layer based on titanium oxide in contact with the layer based on zinc is more oxidized than the part the farthest,
- le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, - the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide,
- la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain présente une épaisseur : - the layer based on zinc oxide and tin has a thickness:
- supérieure à 5 nm, - greater than 5 nm,
- inférieure à 40 nm. - less than 40 nm.
- le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium, - the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium,
- le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la couche fonctionnelle, - the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer based on zinc oxide located in contact with the functional layer,
- le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium, - the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium,
- le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche d’indice de réfraction supérieure à 2,20, - the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer with a refractive index greater than 2.20,
- la couche d’indice de réfraction supérieure à 2,20 est choisie parmi les couches à base d’oxyde de titane et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium, - the layer with a refractive index greater than 2.20 is chosen from layers based on titanium oxide and layers based on silicon nitride and zirconium,
- l’épaisseur de toutes les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 dans le revêtement diélectrique situé en-dessous de la couche fonctionnelle est supérieure à 10 nm, supérieure à 15 nm, supérieure à 20 nm, - the thickness of all the layers with a refractive index greater than 2.20 in the dielectric coating located below the functional layer is greater than 10 nm, greater than 15 nm, greater than 20 nm,
- l’empilement comprend une seule couche métallique fonctionnelle à base d’argent, - the stack comprises a single functional metallic layer based on silver,
- l'empilement a été soumis à un recuit thermique rapide, - the stack has been subjected to rapid thermal annealing,
- l'empilement et le substrat ont été soumis à un traitement thermique à une température élevée supérieure à 500 °C tel qu’une trempe, un recuit ou un bombage. - the stack and the substrate have been subjected to a heat treatment at a high temperature above 500°C such as quenching, annealing or bending.
L’invention concerne également : The invention also relates to:
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention, - a glazing comprising a material according to the invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment, et - glazing comprising a material according to the invention mounted on a vehicle or on a building, and
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’invention, - the process for preparing a material or a glazing according to the invention,
- l’utilisation d’un vitrage selon l’invention en tant que vitrage de contrôle solaire et/ou bas émissif pour le bâtiment ou les véhicules, - the use of a glazing according to the invention as solar control and/or low-emission glazing for the building or vehicles,
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention. - a building, a vehicle or a device comprising a glazing according to the invention.
Le procédé de préparation d’un matériau selon l’invention, le matériau comprenant un substrat revêtu d’un empilement de couches comprenant au moins une couche métallique
fonctionnelle à base d’argent et au moins deux revêtements diélectriques, chaque revêtement diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche métallique fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques, est caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche métallique fonctionnelle comprend : The process for preparing a material according to the invention, the material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one metallic layer silver-based functional layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that each functional metal layer is placed between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above above the functional metal layer includes:
- une couche de zinc déposée sous forme métallique située au contact de la couche fonctionnelle et - a layer of zinc deposited in metallic form located in contact with the functional layer and
- une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la couche de zinc métallique. - a titanium oxide-based layer located above and in contact with the metallic zinc layer.
Dans toute la description le substrat selon l'invention est considéré posé horizontalement. L’empilement de couches minces est déposé au-dessus du substrat. Le sens des expressions « au-dessus » et « en-dessous » et « inférieur » et « supérieur » est à considérer par rapport à cette orientation. A défaut de stipulation spécifique, les expressions « au-dessus » et « en-dessous » ne signifient pas nécessairement que deux couches et/ou revêtements sont disposés au contact l'un de l'autre. Lorsqu’il est précisé qu’une couche est déposée « au contact » d’une autre couche ou d’un revêtement, cela signifie qu’il ne peut y avoir une (ou plusieurs) couche(s) intercalée(s) entre ces deux couches (ou couche et revêtement). Throughout the description, the substrate according to the invention is considered laid horizontally. The stack of thin layers is deposited above the substrate. The meaning of the expressions “above” and “below” and “lower” and “higher” should be considered in relation to this orientation. In the absence of specific stipulation, the expressions “above” and “below” do not necessarily mean that two layers and/or coatings are arranged in contact with one another. When it is specified that a layer is deposited "in contact" with another layer or a coating, this means that there cannot be one (or more) interposed layer(s) between these two layers (or layer and coating).
Toutes les caractéristiques lumineuses décrites sont obtenues selon les principes et méthodes des normes européennes EN 410 se rapportant à la détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages utilisés dans le verre pour la construction. On considère que la lumière solaire entrant dans un bâtiment va de l’extérieur vers l’intérieur. All the luminous characteristics described are obtained according to the principles and methods of the European standards EN 410 relating to the determination of the luminous and solar characteristics of the glazing used in glass for construction. Sunlight entering a building is considered to flow from the exterior to the interior.
Selon l’invention, les caractéristiques lumineuses sont mesurées selon l’illuminant D65 à 2° perpendiculairement au matériau monté dans un double vitrage : According to the invention, the luminous characteristics are measured according to the D65 illuminant at 2° perpendicular to the material mounted in a double glazing:
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %, - TL corresponds to the light transmission in the visible in %,
- Rext correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur, - Rext corresponds to the external light reflection in the visible in %, observer outside space side,
- Rint correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur, - Rint corresponds to the interior light reflection in the visible in %, observer on the interior space side,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,- a*T and b*T correspond to the colors in transmission a* and b* in the L*a*b* system,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur, - a*Rext and b*Rext correspond to the colors in reflection a* and b* in the L*a*b* system, observer outside space side,
- a*Rint et b*Rint correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur. - a*Rint and b*Rint correspond to the colors in reflection a* and b* in the L*a*b* system, observer on the interior space side.
Comme expliqué précédemment, selon l’invention les propriétés doivent être obtenues même lorsque l’empilement ou le substrat porteur de l’empilement n’a pas subi de traitement thermique à température élevée.
La présente invention concerne donc le substrat revêtu non traité thermiquement. L’empilement peut ne pas avoir subi un traitement thermique à une température supérieure à 500 °C, de préférence 300 °C. As explained previously, according to the invention the properties must be obtained even when the stack or the substrate carrying the stack has not undergone heat treatment at high temperature. The present invention therefore relates to the non-heat-treated coated substrate. The stack may not have undergone a heat treatment at a temperature above 500°C, preferably 300°C.
La présente invention concerne également le matériau traité thermiquement. Les traitements thermiques sont choisis parmi : The present invention also relates to the heat-treated material. The heat treatments are chosen from:
- un recuit, par exemple un recuit rapide, - annealing, for example rapid annealing,
- une trempe et/ou un bombage. - quenching and/or bending.
Le matériau, c’est-à-dire le substrat transparent revêtu de l’empilement, peut avoir subi un traitement thermique à température élevée. L'empilement et le substrat peuvent avoir été soumis à un traitement thermique à une température élevée tel qu’une trempe, un recuit ou un bombage. The material, that is to say the transparent substrate coated with the stack, may have undergone a heat treatment at high temperature. The stack and the substrate may have been subjected to a heat treatment at a high temperature such as quenching, annealing or bending.
Il est également possible de traiter thermiquement uniquement l’empilement. Dans ce cas, l’empilement seulement peut avoir subi un traitement thermique. It is also possible to heat treat only the stack. In this case, the stack only may have undergone heat treatment.
Dans ces deux cas, l’empilement peut avoir subi un traitement thermique à une température supérieure à 300 °C, de préférence 500 °C. La température de traitement thermique (au niveau de l’empilement) est supérieure à 300 °C, de préférence supérieure à 400 °C, et mieux supérieure à 500 °C. In these two cases, the stack may have undergone a heat treatment at a temperature above 300°C, preferably 500°C. The heat treatment temperature (at the level of the stack) is greater than 300°C, preferably greater than 400°C, and better still greater than 500°C.
Selon l’invention, il est possible de réaliser un recuit thermique rapide (« Rapid Thermal Process ») tel qu’un recuit laser ou lampe flash. Le recuit thermique rapide est par exemple décrit dans les demandes W02008/096089 et WO2015/185848. Dans ces cas, seul l’empilement est soumis à un traitement thermique. Lors de ce type de traitement, on porte chaque point de l'empilement à une température d'au moins 300°C en maintenant une température inférieure ou égale à 150°C en tout point de la face du substrat opposée à celle sur laquelle se situe l’empilement. Ce procédé présente l'avantage de ne chauffer que l’empilement, sans échauffement significatif de la totalité du substrat. According to the invention, it is possible to carry out rapid thermal annealing (“Rapid Thermal Process”) such as laser annealing or flash lamp annealing. Rapid thermal annealing is for example described in applications WO2008/096089 and WO2015/185848. In these cases, only the stack is subjected to heat treatment. During this type of treatment, each point of the stack is brought to a temperature of at least 300° C. while maintaining a temperature less than or equal to 150° C. at any point on the face of the substrate opposite to that on which locate the stack. This process has the advantage of only heating the stack, without significant heating of the entire substrate.
Dans le cas d’un traitement laser, les matériaux revêtus peuvent être traités à l'aide d'une ligne laser formée à partir de sources laser de type diodes laser InGaAs ou laser à disque Yb :YAG. Ces sources continues émettent à une longueur d'onde comprise entre 900 et 1100 nm. La ligne laser a une longueur de l’ordre de 3,3 m, égale à la largeur 1 du substrat, et une largeur à mi-hauteur FWHM moyenne entre 45 et 100 pm. In the case of laser treatment, the coated materials can be treated using a laser line formed from laser sources such as InGaAs diode lasers or Yb:YAG disc lasers. These continuous sources emit at a wavelength between 900 and 1100 nm. The laser line has a length of the order of 3.3 m, equal to the width 1 of the substrate, and an average FWHM half-width between 45 and 100 μm.
Les matériaux sont disposés sur un convoyeur à rouleaux de manière à défiler selon une direction X, parallèlement à sa longueur. La ligne laser est fixe et positionnée au-dessus de la surface revêtue du substrat avec sa direction longitudinale Y s'étendant perpendiculairement à la direction X de défilement du substrat, c'est-à-dire selon la largeur du substrat, en s'étendant sur toute cette largeur. The materials are arranged on a roller conveyor so as to scroll along an X direction, parallel to its length. The laser line is fixed and positioned above the coated surface of the substrate with its longitudinal direction Y extending perpendicularly to the running direction X of the substrate, i.e. along the width of the substrate, in extending across that width.
La position du plan focal de la ligne laser est ajustée pour se situer dans l'épaisseur du revêtement fonctionnel lorsque le substrat est positionné sur le convoyeur. La puissance
surfacique de la ligne laser au niveau du plan focal est inférieur à 100kW/cm2. On a fait défiler le substrat sous la ligne laser à une vitesse d’environ 8 m/min. The position of the focal plane of the laser line is adjusted to be within the thickness of the functional coating when the substrate is positioned on the conveyor. The power area of the laser line at the focal plane is less than 100kW/cm2. The substrate was moved under the laser line at a speed of about 8 m/min.
L’empilement peut donc avoir été soumis à un recuit thermique rapide dans lequel on porte chaque point de l'empilement à une température d'au moins 300°C en maintenant une température inférieure ou égale à 150°C en tout point de la face du substrat opposée à celle sur laquelle se situe l’empilement. The stack may therefore have been subjected to rapid thermal annealing in which each point of the stack is brought to a temperature of at least 300°C while maintaining a temperature less than or equal to 150°C at any point on the face. of the substrate opposite to that on which the stack is located.
Il est également possible de combiner les traitements thermiques. Par exemple, il est possible de réaliser un recuit thermique rapide suivi d’une trempe. It is also possible to combine heat treatments. For example, it is possible to perform rapid thermal annealing followed by quenching.
L'empilement et le substrat peuvent avoir été soumis à un traitement thermique à une température élevée supérieure à 500 °C tel qu’une trempe, un recuit ou un bombage. Le substrat revêtu de l'empilement peut être est un verre bombé ou trempé. The stack and the substrate may have been subjected to a heat treatment at a high temperature above 500°C such as quenching, annealing or bending. The coated substrate of the stack can be bent or tempered glass.
L’empilement est déposé par pulvérisation cathodique assistée par un champ magnétique (procédé magnétron). Selon ce mode de réalisation avantageux, toutes les couches de l’empilement sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par un champ magnétique. The stack is deposited by cathode sputtering assisted by a magnetic field (magnetron process). According to this advantageous embodiment, all the layers of the stack are deposited by cathode sputtering assisted by a magnetic field.
A défaut de stipulation spécifique, les expressions « au-dessus » et « en-dessous » ne signifient pas nécessairement que deux couches et/ou revêtements sont disposés au contact l'un de l'autre. Lorsqu’il est précisé qu’une couche est déposée « au contact » d’une autre couche ou d’un revêtement, cela signifie qu’il ne peut y avoir une (ou plusieurs) couche(s) intercalée(s) entre ces deux couches (ou couche et revêtement). In the absence of specific stipulation, the expressions “above” and “below” do not necessarily mean that two layers and/or coatings are arranged in contact with one another. When it is specified that a layer is deposited "in contact" with another layer or a coating, this means that there cannot be one (or more) interposed layer(s) between these two layers (or layer and coating).
Sauf mention contraire, les épaisseurs évoquées dans le présent document sont des épaisseurs physiques et les couches sont des couches minces. On entend par couche mince, une couche présentant une épaisseur comprise entre 0,1 nm et 100 micromètres. Unless otherwise stated, the thicknesses referred to in this document are physical thicknesses and the layers are thin layers. By thin layer is meant a layer having a thickness of between 0.1 nm and 100 micrometers.
Dans la présente description, sauf autre indication, l’expression « à base de », utilisée pour qualifier un matériau ou une couche quant à ce qu’il ou elle contient, signifie que la fraction massique du constituant qu’il ou elle comprend est d’au moins 50%, en particulier au moins 70%, de préférence au moins 90%. In the present description, unless otherwise indicated, the expression "based on", used to qualify a material or a layer as to what it or it contains, means that the mass fraction of the constituent which it or it comprises is at least 50%, in particular at least 70%, preferably at least 90%.
L’empilement de couches minces comprend au moins une couche fonctionnelle et au moins deux revêtements diélectriques comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques. The stack of thin layers comprises at least one functional layer and at least two dielectric coatings comprising at least one dielectric layer, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
L’empilement de couches minces peut comprendre au moins deux couches fonctionnelles métalliques à base d’argent et au moins trois revêtements diélectriques comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques. The stack of thin layers can comprise at least two metallic functional layers based on silver and at least three dielectric coatings comprising at least one dielectric layer, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
L’empilement de couches minces peut comprendre au moins trois couches fonctionnelles et au moins quatre revêtements diélectriques comportant au moins une couche
diélectrique, de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques. The stack of thin layers can comprise at least three functional layers and at least four dielectric coatings comprising at least one layer dielectric, so that each functional layer is placed between two dielectric coatings.
Les couches fonctionnelles métalliques à base d’argent comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse d’argent par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, une couche métallique fonctionnelle à base d’argent comprend moins de 1 ,0 % en masse de métaux autres que de l’argent par rapport à la masse de la couche métallique fonctionnelle à base d’argent. The silver-based metallic functional layers comprise at least 95.0%, preferably at least 96.5% and better still at least 98.0% by weight of silver relative to the weight of the functional layer. Preferably, a silver-based functional metallic layer comprises less than 1.0% by mass of metals other than silver relative to the mass of the silver-based functional metallic layer.
Les couches fonctionnelles métalliques à base d’argent ont une épaisseur : The silver-based metallic functional layers have a thickness:
- supérieure à 5 nm, 6, nm, 7 nm, 8 nm, 9,nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm ou 16 nm, et/ou - greater than 5 nm, 6. nm, 7 nm, 8 nm, 9. nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm or 16 nm, and/or
- inférieure à 25 nm, 22 nm, 20 nm, 18, nm. - less than 25 nm, 22 nm, 20 nm, 18, nm.
Les revêtements diélectriques comprennent des couches diélectriques. Par « couche diélectrique » au sens de la présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, le matériau est « non métallique », c’est-à-dire n’est pas un métal. Dans le contexte de l’invention, ce terme désigne un matériau présentant un rapport n/k sur toute la plage de longueur d’onde du visible (de 380 nm à 780 nm) égal ou supérieur à 5. n désigne l’indice de réfraction réel du matériau à une longueur d’onde donnée et k représente la partie imaginaire de l’indice de réfraction à une longueur d’onde donnée ; le rapport n/k étant calculé à une longueur d’onde donnée identique pour n et pour k. Dielectric coatings include dielectric layers. By "dielectric layer" within the meaning of the present invention, it should be understood that from the point of view of its nature, the material is "non-metallic", that is to say is not a metal. In the context of the invention, this term designates a material having an n/k ratio over the entire visible wavelength range (from 380 nm to 780 nm) equal to or greater than 5. n designates the index of real refraction of the material at a given wavelength and k represents the imaginary part of the refractive index at a given wavelength; the ratio n/k being calculated at a given wavelength identical for n and for k.
L’épaisseur d’un revêtement diélectrique correspond à la somme des épaisseurs des couches le constituant. De préférence, les revêtements diélectriques présentent une épaisseur supérieure à 10 nm, supérieure à 15 nm, comprise entre 15 et 200 nm, comprise entre 15 et 100 nm ou comprise entre 15 et 70 nm. The thickness of a dielectric coating corresponds to the sum of the thicknesses of the layers constituting it. Preferably, the dielectric coatings have a thickness greater than 10 nm, greater than 15 nm, between 15 and 200 nm, between 15 and 100 nm or between 15 and 70 nm.
Les couches diélectriques des revêtements présentent les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison : The dielectric layers of the coatings have the following characteristics alone or in combination:
- elles sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique, - they are deposited by cathodic sputtering assisted by a magnetic field,
- elles ont une épaisseur en général supérieure à 2 nm, de préférence comprise entre 4 et 200 nm. - they have a thickness generally greater than 2 nm, preferably between 4 and 200 nm.
Les couches diélectriques, outre leur fonction optique, peuvent avoir différentes autres fonctions. A titre d’exemple, on peut citer les couches stabilisantes, les couches de lissage, et les couches barrières. The dielectric layers, in addition to their optical function, can have various other functions. By way of example, mention may be made of stabilizing layers, smoothing layers, and barrier layers.
Les couches diélectriques sont classiquement choisies parmi les couches à base d’oxyde, à base de nitrure ou à base d’oxynitrure. Les couches à base d’oxyde d’un ou plusieurs éléments comprennent essentiellement de l’oxygène et très peu d’azote. Les couches à base d’oxyde comprennent notamment au moins 90 % en pourcentage atomique d’oxygène par rapport à l’oxygène et l’azote dans ladite couche. Les couches à base de nitrure comprennent essentiellement de l’azote et très peu d’oxygène. Les couches à base nitrure
comprennent au moins 90 % en pourcentage atomique d’azote par rapport à l’oxygène et l’azote dans ladite couche. Les couches à base d’oxynitrure comprennent un mélange d’oxygène et d’azote. Les couches à base d’oxynitrure de silicium comprennent 10 à 90 % (bornes exclues) en pourcentage atomique d’azote par rapport à l’oxygène et l’azote dans ladite couche. The dielectric layers are conventionally chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride. Layers based on oxide of one or more elements essentially comprise oxygen and very little nitrogen. The oxide-based layers include in particular at least 90% in atomic percentage of oxygen with respect to the oxygen and the nitrogen in said layer. The nitride-based layers essentially comprise nitrogen and very little oxygen. Nitride-based layers comprise at least 90 atomic percent nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in said layer. Oxynitride layers include a mixture of oxygen and nitrogen. The layers based on silicon oxynitride comprise 10 to 90% (limits excluded) in atomic percentage of nitrogen with respect to the oxygen and the nitrogen in said layer.
Les quantités d’oxygène et d’azote dans une couche sont déterminées en pourcentages atomiques par rapport aux quantités totales d’oxygène et d’azote dans la couche considérée. The amounts of oxygen and nitrogen in a layer are determined in atomic percentages relative to the total amounts of oxygen and nitrogen in the layer under consideration.
Les couches diélectriques sont classiquement choisies parmi : The dielectric layers are conventionally chosen from:
- les couches comprenant du silicium, de l’aluminium et/ou du zirconium, éventuellement dopé à l’aide d’au moins un autre élément, - layers comprising silicon, aluminum and/or zirconium, optionally doped with at least one other element,
- les couches à base d’oxyde de zinc et d’étain, - layers based on zinc and tin oxide,
- les couches à base d’oxyde de titane, - layers based on titanium oxide,
- les couches à base d’oxyde de zinc. - layers based on zinc oxide.
Selon l’invention, une couche à base de zinc est située au contact de la couche fonctionnelle. Dans les paragraphes suivants, les couches à base de zinc sont définies telles qu’elles sont obtenues lors du dépôt. Dans la mesure où ces couches sont fines, il n’est pas possible de déterminer avec certitude, selon les épaisseurs déposées, comment est modifiée cette couche à base de zinc suite au dépôt de la couche d’oxyde de titane. According to the invention, a zinc-based layer is located in contact with the functional layer. In the following paragraphs, the zinc-based layers are defined as they are obtained during deposition. Insofar as these layers are thin, it is not possible to determine with certainty, according to the thicknesses deposited, how this zinc-based layer is modified following the deposition of the titanium oxide layer.
La couche à base de zinc est déposée par pulvérisation cathodique à partir d’une cible de zinc métallique. L’atmosphère de dépôt est sans oxygène ou comprend très peu d’oxygène, de préférence sans oxygène c’est à dire non oxydante. Cette couche à base de zinc est en partie oxydée en oxyde de zinc lors du dépôt de la couche à base d’oxyde de titane. Suite au dépôt de la couche d’oxyde de titane, il n’y a de préférence pas d’absorption due à la non oxydation du zinc métallique. Toutefois, lorsque l’on dépose la couche à base de zinc sous forme métallique, le zinc semble s’allier ou s’associer à l’argent sous forme d’une phase AgZn. Il est possible de réaliser des analyses prouvant la présence de cette phase AgZn. Lorsque cette phase est détectée, il existe une présomption forte que le zinc au contact de l’argent ait bien été déposé à partir d’une cible métallique en l’absence d’oxygène ou dans des conditions peu oxydantes. The zinc-based layer is deposited by sputtering from a metallic zinc target. The deposition atmosphere is oxygen-free or contains very little oxygen, preferably oxygen-free, i.e. non-oxidizing. This zinc-based layer is partly oxidized to zinc oxide during the deposition of the titanium oxide-based layer. Following the deposition of the titanium oxide layer, there is preferably no absorption due to the non-oxidation of the metallic zinc. However, when the zinc-based layer is deposited in metallic form, the zinc seems to ally or associate with the silver in the form of an AgZn phase. It is possible to carry out analyzes proving the presence of this AgZn phase. When this phase is detected, there is a strong presumption that the zinc in contact with the silver was indeed deposited from a metallic target in the absence of oxygen or under weakly oxidizing conditions.
L’épaisseur de cette couche peut être aussi fine que celle d’une couche de blocage standard (<1 nm), tant que la couche fonctionnelle à base d’argent ne s’avère pas dégradée par l’oxygène présent pendant le dépôt de la couche suivante à base d’oxyde de titane, déposée avec plus d’oxygène. Elle a une épaisseur comprise entre 0,3 et 3,0 nm, entre 0,3 et 2 nm, entre 0,3 et 1 nm ou entre 0,3 et 0,8 nm. The thickness of this layer can be as thin as that of a standard blocking layer (<1 nm), as long as the silver-based functional layer is not found to be degraded by the oxygen present during the deposition of the next layer based on titanium oxide, deposited with more oxygen. It has a thickness between 0.3 and 3.0 nm, between 0.3 and 2 nm, between 0.3 and 1 nm or between 0.3 and 0.8 nm.
Les couches à base de zinc sont déposées sous forme métallique. Les couches à base de zinc comprennent, au moins 20 %, au moins 30 %, au moins 40 %, au moins 50 %, au moins 60 %, au moins 70 %, au moins 80 %, au moins 90 %, au moins 95 %, au moins 96 %,
au moins 97 %, au moins 98 %, au moins 99 % ou 100 % en masse de zinc par rapport à la masse totale des éléments autres que l’oxygène et l’azote dans la couche à base de zinc. Les couches à base de zinc peuvent être choisies parmi : The zinc-based layers are deposited in metallic form. The zinc-based layers comprise, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99% or 100% by mass of zinc relative to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer. The zinc-based layers can be chosen from:
- les couches de zinc, - zinc layers,
- les couches de zinc dopées, - doped zinc layers,
- les couches à base d’alliage de zinc. - layers based on zinc alloy.
Selon l’invention, on entend par « couche de zinc », des couches métalliques de zinc pur pouvant tout de même comprendre quelques impuretés. Dans ce cas, la masse totale de zinc représente au moins 99 % en masse par rapport à la masse totale des éléments autres que l’oxygène et l’azote dans la couche à base de zinc. According to the invention, the term “zinc layer” is understood to mean metallic layers of pure zinc which may nevertheless include some impurities. In this case, the total mass of zinc represents at least 99% by mass compared to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
Selon l’invention, les couches de zinc dopées comprennent au moins 90,0 %, au moins 95 %, au moins 96 %, au moins 97 % ou au moins 98 % en masse de zinc par rapport à la masse totale des éléments autres que l’oxygène et l’azote dans la couche à base de zinc. According to the invention, the doped zinc layers comprise at least 90.0%, at least 95%, at least 96%, at least 97% or at least 98% by mass of zinc relative to the total mass of the elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
Les couches de zinc dopées peuvent être choisies parmi les couches à base de zinc et d’au moins un élément choisi parmi le titane, le nickel, l’aluminium, l’étain, le niobium, le chrome, le magnésium, le cuivre, le silicium, l’argent ou l’or. The doped zinc layers can be chosen from layers based on zinc and at least one element chosen from titanium, nickel, aluminum, tin, niobium, chromium, magnesium, copper, silicon, silver or gold.
Selon l’invention, les couches à base d’alliage de zinc, comprennent au moins 20 %, au moins 30 %, au moins 40 %, au moins 50 %, au moins 60 %, au moins 70 %, au moins 80 % ou au moins 90 % en masse de zinc par rapport à la masse totale des éléments autres que l’oxygène et l’azote dans la couche à base de zinc. According to the invention, the layers based on zinc alloy, comprise at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90% by weight zinc based on the total weight of elements other than oxygen and nitrogen in the zinc-based layer.
Les couches à base d’alliage de zinc peuvent être choisies parmi les couches à base de zinc et d’au moins un élément choisi parmi le titane, le nickel, le chrome, l’étain. A titre d’exemple, on peut citer les alliages binaires de zinc et de titane tels que Zn2Ïi ou les alliages ternaires à base de zinc, de nickel et de chrome tels que ZnNiCr. The layers based on a zinc alloy can be chosen from layers based on zinc and at least one element chosen from titanium, nickel, chromium, tin. By way of example, mention may be made of binary alloys of zinc and titanium such as Zn2II or ternary alloys based on zinc, nickel and chromium such as ZnNiCr.
L'épaisseur de la couche à base de zinc peut être : The thickness of the zinc-based layer can be:
- supérieure ou égale à 0,3 nm, supérieure ou égale à 0,5 nm et/ou - greater than or equal to 0.3 nm, greater than or equal to 0.5 nm and/or
- inférieure ou égale à 3,0 nm, inférieure ou égale à 2,0 nm, inférieure ou égale à 1 ,5 nm, inférieure ou égale à 1 ,0 nm, inférieure ou égale à 0,8 nm. - less than or equal to 3.0 nm, less than or equal to 2.0 nm, less than or equal to 1.5 nm, less than or equal to 1.0 nm, less than or equal to 0.8 nm.
L’empilement comprend au moins une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la couche à base de zinc ayant une épaisseur supérieure à égale à 3 nm. La couche est une couche à base d’oxyde de titane sur toute cette épaisseur. Selon l’invention, cette couche à base d’oxyde de titane fait partie d’un revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche d’argent. Cela signifie que lorsque l’on détermine l’épaisseur de ce revêtement diélectrique, on prend en considération l’épaisseur de cette couche. The stack comprises at least one titanium oxide-based layer located above and in contact with the zinc-based layer having a thickness greater than equal to 3 nm. The layer is a layer based on titanium oxide over this entire thickness. According to the invention, this layer based on titanium oxide is part of a dielectric coating located above the silver layer. This means that when determining the thickness of this dielectric coating, the thickness of this layer is taken into consideration.
Cette couche à base d’oxyde de titane épaisse à proximité de l’argent concourt à l’obtention des propriétés avantageuses de l’invention. Cette couche d’oxyde est non
absorbante et ce, a fortiori, quand elle est en majeure partie déposée à partir d’une cible céramique dans une atmosphère oxydante. This layer based on thick titanium oxide close to the silver contributes to obtaining the advantageous properties of the invention. This oxide layer is not absorbent and this, a fortiori, when it is mainly deposited from a ceramic target in an oxidizing atmosphere.
Les couches à base d’oxyde de titane comprennent au moins 50 %, au moins 60 %, au moins 70 %, au moins 80 %, au moins 95,0 %, au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de titane par rapport à la masse de tous les éléments constituant la couche à base d’oxyde de titane autre que de l’oxygène. The layers based on titanium oxide comprise at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 95.0%, at least 96.5% and better still at least 98.0 % by mass of titanium relative to the mass of all the elements constituting the layer based on titanium oxide other than oxygen.
Les couches à base d’oxyde de titane peuvent avoir une épaisseur : The layers based on titanium oxide can have a thickness:
- supérieure ou égale à 3 nm, supérieure ou égale à 4 nm, supérieure ou égale à 5 nm, et/ou- greater than or equal to 3 nm, greater than or equal to 4 nm, greater than or equal to 5 nm, and/or
- inférieure ou égale à 30 nm, inférieure ou égale à 25 nm, inférieure ou égale à 20 nm, inférieure ou égale à 15 nm, inférieure ou égale à 10 nm, inférieure ou égale à 8 nm, inférieure ou égale à 6 nm. - less than or equal to 30 nm, less than or equal to 25 nm, less than or equal to 20 nm, less than or equal to 15 nm, less than or equal to 10 nm, less than or equal to 8 nm, less than or equal to 6 nm.
Les couches à base d’oxyde de titane peuvent avoir une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm. The layers based on titanium oxide can have a thickness between 5 and 30 nm.
Les couches à base d’oxyde de titane peuvent comprendre ou être constituées d’éléments autres que le titane et l’oxygène. Ces éléments peuvent être choisis parmi le silicium, le chrome et le zirconium. De préférence, les éléments sont choisis parmi le zirconium. De préférence, la couche à base d’oxyde de titane comprend au plus 35 %, au plus 20 % ou au plus 10 % en masse d’éléments autres que du titane par rapport à la masse de tous les éléments constituant la couche à base d’oxyde de titane autres que de l’oxygène. The layers based on titanium oxide can include or consist of elements other than titanium and oxygen. These elements can be chosen from silicon, chromium and zirconium. Preferably, the elements are chosen from zirconium. Preferably, the layer based on titanium oxide comprises at most 35%, at most 20% or at most 10% by mass of elements other than titanium relative to the mass of all the elements constituting the layer based on titanium oxide other than oxygen.
Les couches à base d’oxyde de titane peuvent être obtenues : The layers based on titanium oxide can be obtained:
- par pulvérisation cathodique, - by sputtering,
- à partir d’une cible métallique de titane ou d’une cible céramique à base d’oxyde de titane de préférence sous stoechiométrique. - from a metallic titanium target or a ceramic target based on titanium oxide, preferably sub-stoichiometric.
Lorsque la couche à base d’oxyde de titane est obtenue à partir d’une cible métallique, l’atmosphère de dépôt comprend des proportions importantes d’oxygène. When the titanium oxide-based layer is obtained from a metal target, the deposition atmosphere includes significant proportions of oxygen.
Les couches à base d’oxyde de titane sont de préférence obtenues à partir d’une cible céramique d’oxyde de titane, de préférence sous stoechiométrique en oxygène, dans une atmosphère comprenant de l’oxygène. La quantité d’oxygène dans l’atmosphère de dépôt peut être adaptée en fonction des propriétés recherchées. The layers based on titanium oxide are preferably obtained from a ceramic target of titanium oxide, preferably sub-stoichiometric in oxygen, in an atmosphere comprising oxygen. The quantity of oxygen in the deposition atmosphere can be adapted according to the desired properties.
La couche à base d’oxyde de titane est de préférence déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique dans une atmosphère oxydante, de préférence dont le pourcentage en débit volumique d’oxygène représente entre 0 et 20 %, de préférence 2 à 15 %. The layer based on titanium oxide is preferably deposited from a ceramic target, in particular sub-stoichiometric in an oxidizing atmosphere, preferably of which the percentage by volume flow rate of oxygen represents between 0 and 20%, preferably 2 at 15%.
Selon le mode de réalisation préféré, une couche à base d’oxyde de titane est déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique. La couche à base d’oxyde de titane peut être déposée à partir d'une cible céramique de TiOx sous stoechiométrique, où x est un nombre différent de la stœchiométrie de l'oxyde de titane TiÛ2, c'est-à-dire différent
de 2 et de préférence inférieur à 2, en particulier compris entre 0,75 fois et 0,99 fois la stœchiométrie normale de l'oxyde. TiOx peut être en particulier tel que 1 ,5 < x < 1 ,98 ou 1,5 < x < 1 ,7, voire 1 ,7 < x < 1 ,95. According to the preferred embodiment, a layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular substoichiometric. The layer based on titanium oxide can be deposited from a ceramic target of TiO x under stoichiometric, where x is a number different from the stoichiometry of the titanium oxide TiO2, that is to say different of 2 and preferably less than 2, in particular between 0.75 times and 0.99 times the normal stoichiometry of the oxide. TiOx may in particular be such that 1.5<x<1.98 or 1.5<x<1.7, or even 1.7<x<1.95.
Selon l’invention, on dépose dans une atmosphère comprenant une quantité optimisée d’oxygène pour obtenir les propriétés recherchées. L’atmosphère de dépôt comprend un mélange de gaz noble (He, Ne, Xe, Ar, Kr) et d’oxygène. Le gaz noble est de préférence de l’argon. Les paramètres suivants permettent de définir les conditions d’un dépôt par pulvérisation cathodique : According to the invention, depositing is carried out in an atmosphere comprising an optimized quantity of oxygen to obtain the desired properties. The deposition atmosphere comprises a mixture of noble gases (He, Ne, Xe, Ar, Kr) and oxygen. The noble gas is preferably argon. The following parameters are used to define the conditions for sputtering deposition:
- la pression de dépôt, - the deposition pressure,
- la composition des gaz en débit volumique (unité sccm « standard centimètre cube par minute »). Selon l’invention, les paramètre suivants ont été utilisés : - the composition of the gases in volume flow (unit sccm "standard cubic centimeter per minute"). According to the invention, the following parameters were used:
- la pression dans l’enceinte de dépôt est comprise entre 1 et 15 pbar, de préférence 2 et 10 pbar ou 2 et 8 pbar, - the pressure in the deposition chamber is between 1 and 15 pbar, preferably 2 and 10 pbar or 2 and 8 pbar,
- l’atmosphère de dépôt comprend un mélange d’argon et d’oxygène. - the deposition atmosphere comprises a mixture of argon and oxygen.
Le seuil maximal d’oxygène peut varier dans une certaine mesure en fonction, par exemple : The maximum oxygen threshold may vary to some extent depending on, for example:
- de la nature de la cible de TiOx, notamment de sa sous-stœchiométrie en oxygène ou- the nature of the TiOx target, in particular its oxygen sub-stoichiometry or
- de la puissance, - power,
- de la configuration de chambre de dépôt de pulvérisation cathodique (géométrie, lieux des arrivées de gaz... - the configuration of the cathode sputtering deposition chamber (geometry, places of gas inlets, etc.
En effet, si une faible puissance de dépôt est utilisée, les quantités en débit volumique d’oxygène pouvant être utilisées lors du dépôt seront plus faibles car le TiOx se dépose plus lentement et est donc plus susceptible de s’oxyder. Indeed, if a low deposition power is used, the volume flow quantities of oxygen that can be used during the deposition will be lower because the TiOx is deposited more slowly and is therefore more likely to oxidize.
L’homme du métier est en mesure de définir une atmosphère contrôlée satisfaisante en faisant varier dans une certaine mesure ces paramètres. L’homme du métier est notamment parfaitement en mesure de déterminer la puissance à appliquer à la cible et les débits volumiques d’oxygène et de gaz nobles. A person skilled in the art is able to define a satisfactory controlled atmosphere by varying these parameters to some extent. A person skilled in the art is in particular perfectly able to determine the power to be applied to the target and the volume flow rates of oxygen and noble gases.
Selon un mode de réalisation, la couche à base d’oxyde de titane est déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique, dans une atmosphère comprenant de l’oxygène. According to one embodiment, the layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular sub-stoichiometric, in an atmosphere comprising oxygen.
Selon un mode de réalisation, on dépose au contact de la couche à base de zinc une première fine épaisseur de couche à base d’oxyde de titane, à partir d’une cible céramique, dans une atmosphère légèrement oxydante. Puis, on dépose une épaisseur plus épaisse de couche à base d’oxyde de titane à partir d’une cible céramique dans une atmosphère plus oxydante. La couche à base d’oxyde de titane épaisse selon l’invention est constituée de ces deux épaisseurs. La partie de la couche à base d’oxyde de titane en contact avec la couche à base de zinc est moins oxydée que la partie la plus éloignée. La couche à base d’oxyde de
titane comprend un gradient d’oxydation, la partie de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche à base de zinc est plus oxydée que la partie la plus éloignée. According to one embodiment, a first thin thickness of titanium oxide-based layer is deposited in contact with the zinc-based layer, from a ceramic target, in a slightly oxidizing atmosphere. Then, a thicker thickness of layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target in a more oxidizing atmosphere. The thick titanium oxide-based layer according to the invention consists of these two thicknesses. The part of the titanium oxide-based layer in contact with the zinc-based layer is less oxidized than the furthest part. The layer based on oxide of titanium comprises an oxidation gradient, the part of the titanium oxide-based layer in contact with the zinc-based layer is more oxidized than the furthest part.
La couche à base d’oxyde de titane se trouve en-dessous et au contact d’une couche diélectrique. La couche diélectrique peut être à base d’oxyde, de nitrure ou d’oxynitrure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium, le titane, l’aluminium, l’étain et/ou le zinc. De préférence, cette couche diélectrique a une épaisseur supérieure à 5 nm, 8 nm, 10 nm ou 15 nm. The layer based on titanium oxide is below and in contact with a dielectric layer. The dielectric layer can be based on oxide, nitride or oxynitride of one or more elements chosen from silicon, zirconium, titanium, aluminium, tin and/or zinc. Preferably, this dielectric layer has a thickness greater than 5 nm, 8 nm, 10 nm or 15 nm.
L’empilement peut comprendre au moins une couche comprenant du silicium ou de l’aluminium. De préférence, le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche comprenant du silicium notamment choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium. Chaque revêtement diélectrique peut aussi comprendre au moins une couche comprenant du silicium. The stack can comprise at least one layer comprising silicon or aluminum. Preferably, the dielectric coating located above the functional layer may comprise a layer comprising silicon chosen in particular from silicon nitride layers or silicon nitride and zirconium layers. Each dielectric coating may also include at least one layer comprising silicon.
Les couches comprenant du silicium sont extrêmement stables aux traitements thermiques. Par exemple, on n’observe pas de migration des éléments les constituant. Par conséquent, ces éléments ne sont pas susceptibles d’altérer la couche d’argent. Les couches comprenant du silicium contribuent donc également à la non altération des couches d’argent et donc à l’obtention d’une faible émissivité après traitement thermique. Layers comprising silicon are extremely stable to heat treatments. For example, no migration of the constituent elements is observed. Therefore, these elements are not likely to alter the silver layer. The layers comprising silicon therefore also contribute to the non-alteration of the silver layers and therefore to obtaining a low emissivity after heat treatment.
Les couches comprenant du silicium comprennent au moins 50 % en masse de silicium par rapport à la masse de tous les éléments constituant la couche comprenant du silicium autres que de l’azote et de l’oxygène. The layers comprising silicon comprise at least 50% by mass of silicon relative to the mass of all the elements constituting the layer comprising silicon other than nitrogen and oxygen.
Les couches comprenant du silicium peuvent être choisies parmi les couches à base d’oxyde, à base de nitrure ou à base d’oxynitrure telles que les couches à base d’oxyde de silicium, les couches à base de nitrure de silicium et les couches à base d’oxynitrure de silicium. The layers comprising silicon can be chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride such as layers based on silicon oxide, layers based on silicon nitride and layers based on silicon oxynitride.
Les couches à base d’oxyde de silicium comprennent au moins 90 % en pourcentage atomique d’oxygène par rapport à l’oxygène et l’azote dans la couche à base d’oxyde de silicium. Les couches à base nitrure de silicium comprennent au moins 90 % en pourcentage atomique d’azote par rapport à l’oxygène et l’azote dans la couche à base de nitrure de silicium. Les couches à base d’oxynitrure de silicium comprennent 10 à 90 % (bornes exclues) en pourcentage atomique d’azote par rapport à l’oxygène et l’azote dans la couche à base d’oxyde de silicium. De préférence, les couches à base d’oxyde de silicium sont caractérisées par un indice de réfraction à 550 nm, inférieur ou égale à 1 ,55. De préférence, les couches à base de nitrure de silicium sont caractérisées par un indice de réfraction à 550 nm, supérieur ou égale à 1 ,95. Silicon oxide based layers include at least 90% atomic percent oxygen relative to the oxygen and nitrogen in the silicon oxide based layer. The silicon nitride based layers include at least 90% atomic percent nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in the silicon nitride based layer. The layers based on silicon oxynitride include 10 to 90% (limits excluded) in atomic percentage of nitrogen relative to the oxygen and nitrogen in the layer based on silicon oxide. Preferably, the layers based on silicon oxide are characterized by a refractive index at 550 nm, less than or equal to 1.55. Preferably, the layers based on silicon nitride are characterized by a refractive index at 550 nm, greater than or equal to 1.95.
Les couches comprenant du silicium peuvent comprendre ou être constituées d’éléments autres que le silicium, l’oxygène et l’azote. Ces éléments peuvent être choisis parmi l’aluminium, le bore, le titane, et le zirconium. Les couches comprenant du silicium peuvent
comprendre au moins 2 %, au moins 5 % ou au moins 8 % en masse d’aluminium par rapport à la masse de tous les éléments constituant la couche comprenant du silicium autres que de l’oxygène et l’azote. The layers comprising silicon can comprise or consist of elements other than silicon, oxygen and nitrogen. These elements can be chosen from aluminum, boron, titanium, and zirconium. Layers comprising silicon can comprise at least 2%, at least 5% or at least 8% by mass of aluminum relative to the mass of all the elements constituting the layer comprising silicon other than oxygen and nitrogen.
Les couches comprenant de l’aluminium peuvent être choisies parmi les couches à base d’oxyde, à base de nitrure ou à base d’oxynitrure telles que les couches à base d’oxyde de d’aluminium tels que AI2O3, les couches à base de nitrure d’aluminium tels que AIN et les couches à base d’oxynitrure d’aluminium tels que AlOxNy. The layers comprising aluminum can be chosen from layers based on oxide, based on nitride or based on oxynitride such as layers based on aluminum oxide such as Al2O3, layers based on of aluminum nitride such as AIN and layers based on aluminum oxynitride such as AlOxNy.
Les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium SixZryNz font parties des couches comprenant du silicium, notamment des couches à base de nitrure du silicium. L’indice de réfraction des couches à base de nitrure de silicium et de zirconium augmente avec l’augmentation des proportions de zirconium dans ladite couche. The layers based on silicon nitride and on zirconium Si x Zr y N z form part of the layers comprising silicon, in particular layers based on silicon nitride. The refractive index of layers based on silicon nitride and zirconium increases with the increase in the proportions of zirconium in said layer.
Les couches à base de nitrure de silicium peuvent comprendre de l’aluminium et/ou du zirconium. De telles couches peuvent comprendre, en proportion atomique par rapport au proportion atomique de Si, Zr et Al : The layers based on silicon nitride can comprise aluminum and/or zirconium. Such layers may include, in atomic proportion to the atomic proportion of Si, Zr and Al:
- 50 à 98 %, 60 à 90 %, 60 à 70 % atomique de silicium, - 50 to 98%, 60 to 90%, 60 to 70 atomic % of silicon,
- 0 à 10%, 2 à 10 % atomique d’aluminium - 0 to 10%, 2 to 10 atomic % aluminum
- 0 à 30 %, 10 à 40 % ou 15 à 30 % atomique de zirconium. - 0 to 30%, 10 to 40% or 15 to 30 atomic % of zirconium.
De préférence, le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche d’argent comprend une couche comprenant du silicium. Ces couches comprenant du silicium ont, par ordre de préférence croissant, une épaisseur : Preferably, the dielectric coating located above the silver layer comprises a layer comprising silicon. These layers comprising silicon have, in increasing order of preference, a thickness:
- inférieure ou égale à 40 nm et/ou - less than or equal to 40 nm and/or
- supérieure ou égale à 5 nm, supérieure ou égale à 10 nm ou supérieure ou égale à 15 nm. - greater than or equal to 5 nm, greater than or equal to 10 nm or greater than or equal to 15 nm.
De préférence, au moins un revêtement diélectrique comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches à base de nitrure de silicium. De préférence, le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle à base d’argent comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches à base de nitrure de silicium. Chaque revêtement diélectrique peut comprendre une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches à base de nitrure de silicium. Preferably, at least one dielectric coating comprises a layer comprising silicon chosen from layers based on silicon nitride. Preferably, the dielectric coating located above the silver-based functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers based on silicon nitride. Each dielectric coating may comprise a layer comprising silicon chosen from layers based on silicon nitride.
De préférence, la somme des épaisseurs de toutes les couches comprenant du silicium dans le revêtement diélectrique situé au-dessus de la première couche métallique fonctionnelle à base d’argent peut être supérieure à 35 %, supérieure à 50 %, de l’épaisseur totale du revêtement diélectrique. Preferably, the sum of the thicknesses of all the layers comprising silicon in the dielectric coating located above the first silver-based functional metal layer can be greater than 35%, greater than 50%, of the total thickness dielectric coating.
De préférence, la somme des épaisseurs de toutes les couches comprenant du silicium à base de nitrure de silicium dans chaque revêtement diélectrique situé au-dessus de la première couche métallique fonctionnelle à base d’argent peut être supérieure à 35 %, supérieure à 50 %, de l’épaisseur totale du revêtement diélectrique.
Le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane. Preferably, the sum of the thicknesses of all the layers comprising silicon based on silicon nitride in each dielectric coating located above the first functional metal layer based on silver can be greater than 35%, greater than 50% , the total thickness of the dielectric coating. The dielectric coating located above the functional layer may comprise a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide.
La couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprend en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain : The layer based on zinc oxide and tin comprises by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin:
- au moins 10 %, au moins 15 %, au moins 20 %, au moins 30 %, au moins 40 %, au moins 45 %, au moins 50 % ou au moins 55 %, - at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 45%, at least 50% or at least 55%,
- au plus 90 %, au plus 80 %, au plus 70 %, au plus 65 % ou au plus 60 % en masse de zinc. - at most 90%, at most 80%, at most 70%, at most 65% or at most 60% by mass of zinc.
La couche à base d’oxyde de zinc et d’étain située dans le revêtement diélectrique au- dessus de la couche fonctionnelle à base d’argent présentent une épaisseur : The layer based on zinc oxide and tin located in the dielectric coating above the functional layer based on silver has a thickness:
- supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm, supérieure à 15 nm, supérieure à 18 nm, - greater than 5 nm, greater than 10 nm, greater than 15 nm, greater than 18 nm,
- inférieure à 40 nm, inférieure à 30 nm, inférieure à 25 nm. - less than 40 nm, less than 30 nm, less than 25 nm.
Le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche d’argent peut comprendre :The dielectric coating above the silver layer may include:
- une couche à base de zinc, - a layer based on zinc,
- une couche à base d’oxyde de titane, - a layer based on titanium oxide,
- une couche comprenant du silicium, de préférence une couche à base de nitrure de silicium ou une couche à base de nitrure de silicium et de zirconium ou une combinaison de ces deux couches. - a layer comprising silicon, preferably a layer based on silicon nitride or a layer based on silicon nitride and zirconium or a combination of these two layers.
Le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche d’argent peut comprendre :The dielectric coating above the silver layer may include:
- une couche à base de zinc, - a layer based on zinc,
- une couche à base d’oxyde de titane, - a layer based on titanium oxide,
- une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, - a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide,
- une couche comprenant du silicium, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain, de préférence une couche à base de nitrure de silicium ou une couche à base de nitrure de silicium et de zirconium ou une combinaison de ces deux couches. - a layer comprising silicon, located above and in contact with the layer based on zinc oxide and tin, preferably a layer based on silicon nitride or a layer based on silicon nitride and zirconium or a combination of these two layers.
Le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche dite stabilisante qui renforce l'adhérence de la couche fonctionnelle aux couches qui l'entourent. Les couches stabilisantes sont de préférence des couches à base d’oxyde de zinc éventuellement dopé, par exemple, par de l’aluminium. L’oxyde de zinc est cristallisé. La couche à base d’oxyde de zinc comprend, par ordre de préférence croissant au moins 90,0 %, au moins 92 %, au moins 95 %, au moins 98,0 % en masse de zinc par rapport à la masse d’éléments autres que de l’oxygène dans la couche à base d’oxyde de zinc. The dielectric coating located below the functional layer may comprise a so-called stabilizing layer which reinforces the adhesion of the functional layer to the layers which surround it. The stabilizing layers are preferably layers based on zinc oxide optionally doped, for example, with aluminum. The zinc oxide is crystallized. The zinc oxide-based layer comprises, in increasing order of preference, at least 90.0%, at least 92%, at least 95%, at least 98.0% by weight of zinc relative to the weight of elements other than oxygen in the layer based on zinc oxide.
Selon ce mode de réalisation, le revêtement diélectrique situé en-dessous de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche à base d’oxyde de zinc située directement au
contact de la couche fonctionnelle. En effet, il est avantageux d'avoir une couche stabilisante, en-dessous et au contact d’une couche fonctionnelle, car elle facilite l'adhésion et la cristallisation de la couche fonctionnelle à base d'argent et augmente sa qualité et sa stabilité. La couche fonctionnelle métallique est déposée au-dessus et au contact d’une couche à base d’oxyde de zinc. La couche à base d’oxyde de zinc peut être déposée à partir d’une cible céramique, avec ou sans oxygène ou à partir d’une cible métallique. Les couches d’oxyde de zinc ont une épaisseur : According to this embodiment, the dielectric coating located below the functional layer may comprise a layer based on zinc oxide located directly at the functional layer contact. Indeed, it is advantageous to have a stabilizing layer, below and in contact with a functional layer, because it facilitates the adhesion and the crystallization of the silver-based functional layer and increases its quality and its stability. . The metallic functional layer is deposited above and in contact with a layer based on zinc oxide. The layer based on zinc oxide can be deposited from a ceramic target, with or without oxygen or from a metal target. The zinc oxide layers have a thickness:
- d'au moins 1 ,0 nm, d'au moins 2,0 nm, d'au moins 3,0 nm, d'au moins 4,0 nm, d'au moins 5,0 nm, d'au moins 6,0 nm et/ou - at least 1.0 nm, at least 2.0 nm, at least 3.0 nm, at least 4.0 nm, at least 5.0 nm, at least 6.0 nm and/or
- d’au plus 25 nm, d’au plus 10 nm, d’au plus 8,0 nm. - not more than 25 nm, not more than 10 nm, not more than 8.0 nm.
Le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche d’argent peut également comprendre une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située en dessous et au contact de la couche à base d’oxyde de zinc. The dielectric coating located below the silver layer may also comprise a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin , located below and in contact with the layer based on zinc oxide.
L’empilement peut donc comprendre une ou plusieurs couches à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane. Les couches à base d’oxyde de zinc et d’étain comprennent de préférence en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain : The stack can therefore comprise one or more layers based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin, located above and contact with the layer based on titanium oxide. The layers based on zinc oxide and tin preferably comprise by mass of tin relative to the total mass of zinc and tin:
- au moins 10 %, au moins 15 %, au moins 20 %, au moins 30 %, au moins 40 %, au moins 45 %, au moins 50 % ou au moins 55 %, - at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 45%, at least 50% or at least 55%,
- au plus 90 %, au plus 80 %, au plus 70 %, au plus 65 % ou au plus 60 % en masse de zinc. Les couches à base d’oxyde de zinc et d’étain présentent une épaisseur : - at most 90%, at most 80%, at most 70%, at most 65% or at most 60% by mass of zinc. The layers based on zinc and tin oxide have a thickness:
- supérieure à 5 nm, et/ou - greater than 5 nm, and/or
- inférieure à 40 nm, inférieure à 30 nm, inférieure à 25 nm. - less than 40 nm, less than 30 nm, less than 25 nm.
Le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium. The dielectric coating located below the functional layer may comprise a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium.
Le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle peut comprendre une couche d’indice de réfraction supérieure à 2,20. La présence de couches haut indice au- dessus et en dessous de la couche fonctionnelle à base d’argent concourt à l’obtention d’une haute transmission lumineuse. The dielectric coating located below the functional layer may include a layer with a refractive index greater than 2.20. The presence of high index layers above and below the silver-based functional layer contributes to obtaining high light transmission.
Parmi les couches diélectriques, on distingue, en fonction de leur indice de réfraction à 550 nm, les couches à bas indice de réfraction, les couches d’indice de réfraction intermédiaire et les couches à haut indice de réfraction. Les couches à bas à bas indice de réfraction présentent un indice de réfraction inférieure à 1 ,70. Les couches d’indice de réfraction
intermédiaire présentent un indice de réfraction compris entre 1 ,70 et 2,2. Les couches à haut indice de réfraction présentent un indice de réfraction supérieur à 2,2. Among the dielectric layers, a distinction is made, according to their refractive index at 550 nm, between the layers with a low refractive index, the layers with an intermediate refractive index and the layers with a high refractive index. The low to low refractive index layers have a refractive index of less than 1.70. Refractive index layers intermediate have a refractive index of between 1.70 and 2.2. High refractive index layers have a refractive index greater than 2.2.
Les couches à haut indice de réfraction peuvent être choisies parmi : The high refractive index layers can be chosen from:
- les couches à base d’oxyde de titane (n550=2,4), - layers based on titanium oxide (n550=2.4),
- les couches à base d’oxyde mixte de titane et d’un autre composant choisi dans le groupe constitué par Zn, Zr et Sn, - layers based on mixed titanium oxide and another component chosen from the group consisting of Zn, Zr and Sn,
- les couches à base une couche de nitrure de zirconium (n 550 = 2,55), - layers based on a layer of zirconium nitride (n 550 = 2.55),
- les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium (n550 nm = 2,20 - 2,40), - layers based on silicon nitride and zirconium (n550 nm = 2.20 - 2.40),
- les couches à base une couche d’oxyde de zirconium, - layers based on a layer of zirconium oxide,
- les couches à base d’oxyde de manganèse MnO (n550 = 2,16), - layers based on manganese oxide MnO (n550 = 2.16),
- les couches à base une couche d’oxyde de tungstène (n550 = 2,15), - layers based on a layer of tungsten oxide (n550 = 2.15),
- les couches à base une couche d’oxyde de niobium (n550 = 2,30), - layers based on a layer of niobium oxide (n550 = 2.30),
- les couches à base une couche d’oxyde de bismuth (n 550 = 2,60). - layers based on a layer of bismuth oxide (n 550 = 2.60).
De préférence, la couche à haut indice de réfraction est choisie parmi les couches à base d’oxyde de titane et le couche à base de nitrure de silicium et de zirconium. Preferably, the layer with a high refractive index is chosen from layers based on titanium oxide and the layer based on silicon nitride and zirconium.
De préférence, l’empilement ne comprend pas de couche de blocage métallique ou à base d’oxyde de titane en-dessous et au contact de la couche métallique fonctionnelle à base d’argent. Dans ce cas, la couche métallique fonctionnelle à base d’argent est située au-dessus et au contact d’une couche diélectrique du revêtement diélectrique. De préférence, cette couche diélectrique est une couche stabilisante. Preferably, the stack does not include a metallic blocking layer or one based on titanium oxide below and in contact with the functional metallic layer based on silver. In this case, the silver-based functional metallic layer is located above and in contact with a dielectric layer of the dielectric coating. Preferably, this dielectric layer is a stabilizing layer.
Le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle peut comprendre une séquence de couche, définie en partant du substrat, choisie parmi : The dielectric coating located below the functional layer may comprise a sequence of layers, defined starting from the substrate, chosen from:
- couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc,- layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium et de zirconium (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride and zirconium (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride // layer based on silicon nitride and zirconium (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium et de zirconium (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride and zirconium (high index layer) // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc,- layer based on silicon nitride // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide,
- couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc and tin oxide // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à
base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride // layer based on zinc oxide and tin // layer with zinc oxide base,
- couche à base de nitrure de silicium et de zirconium (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride and zirconium (high index layer) // layer based on zinc oxide and tin // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride // layer based on silicon nitride and zirconium (high index layer) // layer based on zinc and tin oxide // layer based on zinc oxide,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc ? - layer based on silicon nitride // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc and tin oxide // layer based on zinc oxide?
- couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc, - layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide and tin // layer based on zinc oxide ,
- couche à base de nitrure de silicium // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base d’oxyde de titane (couche haut indice) // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de zinc. - layer based on silicon nitride // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on titanium oxide (high index layer) // layer based on zinc oxide and tin / / layer based on zinc oxide.
Lorsque l’empilement comprend une couche de nitrure de silicium et une couche de nitrure de silicium et de zirconium, ces couches sont différentes, c’est à dire qu’elles ne sont pas composées des mêmes éléments dans les mêmes proportions. When the stack includes a layer of silicon nitride and a layer of silicon nitride and zirconium, these layers are different, i.e. they are not composed of the same elements in the same proportions.
Le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle peut comprendre une séquence de couche, définie en partant du substrat, choisie parmi : The dielectric coating located above the functional layer may comprise a sequence of layers, defined starting from the substrate, chosen from:
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base de nitrure de silicium, - the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the silicon nitride-based layer,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium, - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // the layer based on silicon nitride and zirconium,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base de nitrure de silicium, - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on silicon nitride,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base de nitrure de silicium, - the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the zinc and tin oxide-based layer // the silicon nitride-based layer,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base d’oxyde de silicium, - the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // the zinc and tin oxide-based layer // the silicon oxide-based layer,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium, - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on zinc oxide and tin // layer based on silicon nitride and zirconium,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base de nitrure de silicium, - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on zinc oxide and tin // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on silicon nitride,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de silicium, - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on zinc oxide and tin // layer based on silicon nitride // layer based on oxide of zinc and tin, - the zinc-based layer // the titanium oxide-based layer // silicon nitride-based layer // silicon oxide-based layer,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base d’oxyde de zinc et d’étain // couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de silicium,- the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on zinc oxide and tin // layer based on silicon nitride // layer based on oxide of silicon,
- la couche à base de zinc // la couche à base d’oxyde de titane // couche à base de nitrure de silicium et de zirconium // couche à base de nitrure de silicium // couche à base d’oxyde de silicium. - the layer based on zinc // the layer based on titanium oxide // layer based on silicon nitride and zirconium // layer based on silicon nitride // layer based on silicon oxide.
L’empilement de couches minces peut éventuellement comprendre une couche de protection. La couche de protection est de préférence la dernière couche de l’empilement, c’est-à-dire la couche la plus éloignée du substrat revêtu de l’empilement (avant traitement thermique). Ces couches ont en général une épaisseur comprise entre 0,5 et 10 nm, entre 1 et 5 nm, entre 1 et 3 nm ou entre 1 et 2,5 nm. Cette couche de protection peut être choisie parmi une couche de titane, de zirconium, d’hafnium, de silicium, de zinc et/ou d’étain, ce ou ces métaux étant sous forme métallique, oxydée ou nitrurée. The stack of thin layers can optionally include a protective layer. The protective layer is preferably the last layer of the stack, that is to say the layer farthest from the coated substrate of the stack (before heat treatment). These layers generally have a thickness of between 0.5 and 10 nm, between 1 and 5 nm, between 1 and 3 nm or between 1 and 2.5 nm. This protective layer can be chosen from a layer of titanium, zirconium, hafnium, silicon, zinc and/or tin, this or these metals being in metallic, oxidized or nitrided form.
Selon un mode de réalisation, la couche de protection est à base d’oxyde de zirconium et/ou de titane, de préférence à base d’oxyde de zirconium, d’oxyde de titane ou d’oxyde de titane et de zirconium. Lorsque l’on détermine l’épaisseur d’un revêtement diélectrique, on prend en compte l’épaisseur de la couche de protection. According to one embodiment, the protective layer is based on zirconium oxide and/or titanium, preferably based on zirconium oxide, titanium oxide or titanium oxide and zirconium. When determining the thickness of a dielectric coating, the thickness of the protective layer is taken into account.
Les substrats transparents selon l’invention sont de préférence en un matériau rigide minéral, comme en verre, ou organiques à base de polymères (ou en polymère). The transparent substrates according to the invention are preferably made of a rigid mineral material, such as glass, or organic based on polymers (or polymer).
Les substrats transparents organiques selon l’invention peuvent également être en polymère, rigides ou flexibles. Des exemples de polymères convenant selon l’invention comprennent, notamment : The organic transparent substrates according to the invention can also be made of polymer, rigid or flexible. Examples of polymers suitable according to the invention include, in particular:
- le polyéthylène, - polyethylene,
- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ; - polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN);
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ; - polyacrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA);
- les polycarbonates ; - polycarbonates;
- les polyuréthanes ; - polyurethanes;
- les polyamides ; - polyamides;
- les polyimides ; - polyimides;
- les polymères fluorés comme les fluoroesters tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluorethylène (PCTFE), l’éthylène de chlorotrifluorethylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluorés (FEP) ; - fluorinated polymers such as fluoroesters such as ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluorethylene (PCTFE), ethylene chlorotrifluorethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene copolymers (FEP);
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et - photocrosslinkable and/or photopolymerizable resins, such as thiolene, polyurethane, urethane-acrylate, polyester-acrylate and
- les polythiouréthanes.
Le substrat est de préférence une feuille de verre ou de vitrocéramique. Le substrat est de préférence transparent, incolore (il s’agit alors d’un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate. Selon un mode de réalisation préféré, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique. - polythiourethanes. The substrate is preferably a glass or glass-ceramic sheet. The substrate is preferably transparent, colorless (it is then a clear or extra-clear glass) or colored, for example blue, gray or bronze. The glass is preferably of the silico-sodo-lime type, but it can also be of borosilicate or alumino-borosilicate type glass. According to a preferred embodiment, the substrate is made of glass, in particular silico-sodo-lime or of polymeric organic material.
Le substrat possède avantageusement au moins une dimension supérieure ou égale à 1 m, voire 2 m et même 3 m. L’épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible. The substrate advantageously has at least one dimension greater than or equal to 1 m, or even 2 m and even 3 m. The thickness of the substrate generally varies between 0.5 mm and 19 mm, preferably between 0.7 and 9 mm, in particular between 2 and 8 mm, or even between 4 and 6 mm. The substrate can be flat or curved, even flexible.
Comme expliqué précédemment, la solution de l’invention convient : As explained above, the solution of the invention is suitable:
- pour des applications bas émissives lorsque l’on recherche une augmentation de la transmission lumineuse et du facteur solaire et - for low-emission applications when an increase in light transmission and solar factor is desired and
- pour des applications contrôle solaire lorsque l’on recherche une augmentation de la sélectivité. - for solar control applications when an increase in selectivity is sought.
L’invention concerne également un vitrage comprenant au moins un matériau selon l’invention. L’invention concerne un vitrage pouvant être sous forme de vitrage monolithique, feuilleté et/ou multiple, en particulier double vitrage ou triple vitrage. The invention also relates to a glazing comprising at least one material according to the invention. The invention relates to glazing which may be in the form of monolithic, laminated and/or multiple glazing, in particular double glazing or triple glazing.
Un double vitrage comporte 4 faces, la face 1 est à l'extérieur du bâtiment et constitue donc la paroi extérieure du vitrage, la face 4 est à l'intérieur du bâtiment et constitue donc la paroi intérieure du vitrage, les faces 2 et 3 étant à l'intérieur du double vitrage. L’empilement selon l’invention se trouve en face 2 ou en face 3. Double glazing has 4 faces, face 1 is outside the building and therefore constitutes the outer wall of the glazing, face 4 is inside the building and therefore constitutes the inner wall of the glazing, faces 2 and 3 being inside the double glazing. The stack according to the invention is on face 2 or face 3.
Un triple vitrage comporte 6 faces, la face 1 est à l'extérieur du bâtiment et constitue donc la paroi extérieure du vitrage, la face 6 est à l'intérieur du bâtiment et constitue donc la paroi intérieure du vitrage, les faces 2 et 3 et 4 et 5 étant à l'intérieur du double vitrage. L’empilement selon l’invention peut se trouver en face 2, en face 3 et/ou en face 5. Triple glazing has 6 faces, face 1 is outside the building and therefore constitutes the outer wall of the glazing, face 6 is inside the building and therefore constitutes the inner wall of the glazing, faces 2 and 3 and 4 and 5 being inside the double glazing. The stack according to the invention can be on face 2, face 3 and/or face 5.
Un vitrage feuilleté comporte au moins une structure de type premier substrat / feuille(s) / deuxième substrat. La feuille polymérique peut notamment être à base de polyvinylbutyral PVB, éthylène vinylacétate EVA, polyéthylène téréphtalate PET, polychlorure de vinyle PVC. L’empilement de couches minces est positionné sur l’une au moins des faces d’un des substrats. A laminated glazing comprises at least one structure of the first substrate/sheet(s)/second substrate type. The polymer sheet may in particular be based on polyvinyl butyral PVB, ethylene vinyl acetate EVA, polyethylene terephthalate PET, polyvinyl chloride PVC. The stack of thin layers is positioned on at least one of the faces of one of the substrates.
L’invention concerne donc : The invention therefore relates to:
- un vitrage multiple de type double vitrage avec l’empilement en face 2, - multiple glazing of the double glazing type with the stack on face 2,
- un vitrage multiple de type double vitrage avec l’empilement en face 3, - multiple glazing of the double glazing type with the stack facing 3,
- un vitrage multiple de type triple vitrage avec l’empilement en face 2 et en face 5, - multiple glazing of the triple glazing type with the stack on face 2 and face 5,
- un vitrage feuilleté avec l’empilement en face 2 ou 3. - laminated glazing with the stack facing 2 or 3.
Ces vitrages peuvent être montés sur un bâtiment ou un véhicule.
Les exemples suivants illustrent l’invention. These glazings can be mounted on a building or a vehicle. The following examples illustrate the invention.
Exemples Examples
I. Préparation des substrats : Empilements, conditions de dépôt I. Preparation of substrates: Stacks, deposition conditions
Des empilements de couches minces définis ci-après sont déposés sur des substrats en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Dans les exemples de l'invention : Stacks of thin layers defined below are deposited on clear soda-lime glass substrates with a thickness of 4 mm. In the examples of the invention:
- les couches fonctionnelles sont des couches d’argent (Ag), - the functional layers are layers of silver (Ag),
- les couches diélectriques sont à base de nitrure de silicium dopé à l’aluminium (SisN4 : Al), à base de nitrure de silicium et de zirconium dopé à l’aluminium (SiZrN : Al), à base d’oxyde de zinc et d’étain (SnZnO), à base d’oxyde de zinc dopé à l’aluminium (ZnO : Al). - the dielectric layers are based on silicon nitride doped with aluminum (SisN4: Al), based on silicon nitride and zirconium doped with aluminum (SiZrN: Al), based on zinc oxide and tin (SnZnO), based on zinc oxide doped with aluminum (ZnO: Al).
Les couches d’oxyde de titane TiOx sont déposées à partir d’une cible céramique de TiOx avec ou sans oxygène dans l’atmosphère de dépôt. TiOx titanium oxide layers are deposited from a TiOx ceramic target with or without oxygen in the deposition atmosphere.
Les couches à base de zinc sont déposées à partie d’une cible métallique de zinc dopée à l’aluminium. The zinc-based layers are deposited from an aluminum-doped zinc metal target.
Les conditions de dépôt des couches, qui ont été déposées par pulvérisation (pulvérisation dite « cathodique magnétron »), sont résumées dans le tableau 1 . The deposition conditions of the layers, which were deposited by sputtering (so-called “magnetron cathode” sputtering), are summarized in Table 1.
%wt : % en poids ; at% : atomique. %wt: % by weight; at%: atomic.
Différents empilements sur substrat de verre ont été testés. Different stacks on glass substrate were tested.
Les matériaux selon l’invention sont destinés à être utilisés : The materials according to the invention are intended to be used:
- tels que déposés, c’est à dire sans avoir été soumis à un quelconque traitement thermique à température élevée, ci-après BT. Ni le substrat revêtu de l’empilement, ni l’empilement seul, n’a subi de traitement thermique à température élevée, - as deposited, i.e. without having been subjected to any heat treatment at high temperature, hereinafter BT. Neither the substrate coated with the stack, nor the stack alone, has undergone heat treatment at high temperature,
- traités par rayonnement laser, ci-après laser, dans ce cas, seul l’empilement subit un traitement thermique à température élevée, - treated by laser radiation, hereinafter laser, in this case, only the stack undergoes heat treatment at high temperature,
- traités au four Naber® à 650 °C pendant 10 min, ci-après « Naber® », - treated in the Naber® oven at 650°C for 10 min, hereinafter "Naber®",
- traités par trempe, ci-après « Trempé ».
Le traitement par rayonnement laser consiste à traiter les substrats revêtus à l'aide d'une ligne laser formée à partir d’un laser à disque. Les conditions suivantes ont été utilisées : - treated by quenching, hereinafter “Tempered”. Laser radiation processing involves processing coated substrates with a laser line formed from a disc laser. The following conditions were used:
- source laser à disque : Yb :YAG, - disc laser source: Yb:YAG,
- longueur d’onde : 1030nm, - wavelength: 1030nm,
- largeur : 60pm, - width: 60pm,
- densité de puissance : 70kW/cm2. - power density: 70kW/cm 2 .
La résistance carré Rsq, correspondant à la résistance rapportée à la surface, est mesurée par induction avec un Nagy SMR-12. The square resistance Rsq, corresponding to the resistance referred to the surface, is measured by induction with a Nagy SMR-12.
Des tests de résistance à la brosse ont été réalisés avant et après traitement thermique (« Erichsen brush test » avant traitement thermique EBT, après traitement thermique au laser L-EBT, après traitement thermique de type trempe TT-EBT). Chaque échantillon est observé après un 300 cycles. Les cases Ok indiquent une bonne tenue au test EBT ou L-EBT après 300 cycles, c’est à dire l’absence de rayure ou de délamination. Les cases Nok indiquent une mauvaise tenue au test EBT ou L-EBT après 300 cycles, c’est à dire la présence de rayures et/ou de délamination. Brush resistance tests were carried out before and after heat treatment (“Erichsen brush test” before EBT heat treatment, after L-EBT laser heat treatment, after TT-EBT quenching type heat treatment). Each sample is observed after 300 cycles. The Ok boxes indicate good resistance to the EBT or L-EBT test after 300 cycles, i.e. the absence of scratches or delamination. The Nok boxes indicate poor resistance to the EBT or L-EBT test after 300 cycles, i.e. the presence of scratches and/or delamination.
II. Première série d’essais II. First series of tests
Le tableau ci-dessous liste les matériaux et les épaisseurs physiques en nanomètres (sauf autres indications) de chaque couche ou revêtement qui constitue les empilements en fonction de leurs positions vis-à-vis du substrat porteur de l’empilement. The table below lists the materials and the physical thicknesses in nanometers (unless otherwise indicated) of each layer or coating which constitutes the stacks according to their positions with respect to the carrier substrate of the stack.
_e tableau ci-dessous reprend l’ensemble des résultats, Rsq, Abs, et tests EBT et L-EBT._the table below shows all the results, Rsq, Abs, and EBT and L-EBT tests.
[Tableau 3]
[Table 3]
1 . Matériaux tels que déposés 1 . Materials as filed
Pour le matériau tel que déposé (BT), la résistance par carré et l’absorption sont toutes deux dégradées dans le cas de l’utilisation d’une couche d’oxyde de titane déposée en atmosphère oxydante au contact de l’argent (comparaison Réf.lc et Réf.l a). Cela est dû aux quantités excessives d’oxygène pendant le dépôt de la couche à base d’oxyde de titane et à la dégradation de l’argent qui en découle. For the material as deposited (BT), the square resistance and the absorption are both degraded in the case of the use of a layer of titanium oxide deposited in an oxidizing atmosphere in contact with silver (comparison Ref.lc and Ref.l a). This is due to the excessive amounts of oxygen during the deposition of the titanium oxide based layer and the consequent degradation of the silver.
L’introduction de la couche de zinc métallique empêche la dégradation de la couche d’argent même à des épaisseurs aussi fines (0,5 nm) et conduit aux valeurs d’absorption les plus faibles (7,1 % pour l’exemple de l’invention 1.1 a par rapport aux références). The introduction of the metallic zinc layer prevents degradation of the silver layer even at such thin thicknesses (0.5 nm) and leads to the lowest absorption values (7.1% for the example of the invention 1.1 a compared to the references).
Mais surtout, l’EBT de l’empilement selon l’invention est satisfaisant alors que ce n’est pas le cas des références Réf.l b et Réf.ld comprenant au contact de l’argent une couche de TiOx déposée sans oxygène. But above all, the EBT of the stack according to the invention is satisfactory whereas this is not the case of the references Ref.lb and Ref.ld comprising in contact with the silver a layer of TiOx deposited without oxygen.
2. Matériaux traités au laser 2. Laser-processed materials
Pour les empilements traités au laser, une tendance similaire est observée. L’empilement de l’invention conduit aux absorptions les plus faibles. La résistance par carré est satisfaisante. For stacks treated with laser, a similar trend is observed. The stacking of the invention leads to the lowest absorptions. The resistance per square is satisfactory.
3. Matériaux traités au Naber® 3. Materials treated with Naber®
Pour le cas d’empilements traités au Naber®, l’empilements de l’invention présente à la fois une faible absorption et une faible résistance par carré et des propriétés mécaniques satisfaisantes. In the case of stacks treated with Naber®, the stacks of the invention have both low absorption and low resistance per square and satisfactory mechanical properties.
II. Deuxième série d’essais II. Second series of tests
Dans ces exemples, on teste l’influence de la présence d’une couche d’oxyde de zinc et d’étain dans le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche d’argent. In these examples, the influence of the presence of a layer of zinc and tin oxide in the dielectric coating located above the silver layer is tested.
[Tableau 4]
[Table 4]
1 . Matériaux tel que déposés 1 . Materials as filed
Pour le matériau tel que déposé (BT), la résistance par carré et l’absorption sont toutes deux dégradées dans le cas de l’utilisation d’une couche d’oxyde de titane déposée en atmosphère oxydante au contact de l’argent (comparaison Réf.2c et Réf.2a). Cela est dû aux quantités excessives d’oxygène pendant le dépôt de la couche à base d’oxyde de titane et à la dégradation de l’argent qui en découle. For the material as deposited (BT), the square resistance and the absorption are both degraded in the case of the use of a layer of titanium oxide deposited in an oxidizing atmosphere in contact with silver (comparison Ref.2c and Ref.2a). This is due to the excessive amounts of oxygen during the deposition of the titanium oxide based layer and the consequent degradation of the silver.
L’introduction de la couche de zinc métallique empêche la dégradation de la couche d’argent même à des épaisseurs aussi fines (0,5 nm) et conduit aux valeurs d’absorption les plus faibles (6,4 % pour l’exemple de l’invention L2a par rapport aux références) et aux valeurs de résistance par carré les plus faibles (4.3Q/n). The introduction of the metallic zinc layer prevents degradation of the silver layer even at such thin thicknesses (0.5 nm) and leads to the lowest absorption values (6.4% for the example of the L2a invention compared to the references) and the lowest square resistance values (4.3Q/n).
Mais surtout, l’EBT de l’empilement selon l’invention est satisfaisant alors que ce n’est pas le cas des références Réf.2b comprenant au contact de l’argent une couche de TiOx déposée sans oxygène. But above all, the EBT of the stack according to the invention is satisfactory whereas this is not the case of the Ref.2b references comprising in contact with the silver a layer of TiOx deposited without oxygen.
2. Matériaux traités au laser 2. Laser-processed materials
Pour les empilements traités au laser, une tendance similaire est observée. L’empilement de l’invention conduit aux valeurs d’absorption et de résistance par carré les plus faibles (4,2 % et 3,0Q/n). L’introduction de la couche d’oxyde de zinc et d’étain conduit à une amélioration notable de la résistance par carré et de l’absorption (Lia comparée à L2a). For stacks treated with laser, a similar trend is observed. The stack of the invention leads to the lowest values of absorption and resistance per square (4.2% and 3.0Q/n). The introduction of the layer of zinc and tin oxide leads to a notable improvement in the resistance per sheet and the absorption (Lia compared to L2a).
Le test L-EBT de l’empilement selon l’invention est satisfaisant alors que ce n’est pas le cas
des références Réf.2b comprenant au contact de l’argent une couche de TiOx déposée sans oxygène. The L-EBT test of the stack according to the invention is satisfactory whereas this is not the case references Ref.2b comprising in contact with the silver a layer of TiOx deposited without oxygen.
3. Matériaux traités au Naber® ou à la trempe 3. Materials treated with Naber® or quenching
Pour le cas d’empilements traités au Naber®, l’empilement de l’invention conduit aux valeurs d’absorption et de résistance par carré les plus faibles (4,5 % et 3,1 Q/n). In the case of stacks treated with Naber®, the stack of the invention leads to the lowest absorption and resistance values per square (4.5% and 3.1 Q/n).
Pour le cas des empilements trempés, la présence de la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain au contact de la couche d’oxyde de titane provoque une réaction d’oxydoréduction entre le TiOx et le SnZnO conduisant à une dégradation de la résistance par carré et de l’absorption. Tous les empilements comprenant la séquence TiOx / SnZnO ont des performances dégradées après trempe. Cependant, de manière surprenante, l’empilement de l’invention présente un niveau de dégradation plus faible.
For the case of quenched stacks, the presence of the layer based on zinc oxide and tin in contact with the layer of titanium oxide causes an oxidation-reduction reaction between the TiOx and the SnZnO leading to a degradation of square resistance and absorption. All the stacks comprising the TiOx/SnZnO sequence have degraded performance after quenching. However, surprisingly, the stack of the invention has a lower level of degradation.
Claims
1 . Matériau comprenant un substrat revêtu d’un empilement de couches comprenant au moins une couche métallique fonctionnelle à base d’argent et au moins deux revêtements diélectriques, chaque revêtement diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche métallique fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques, caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche métallique fonctionnelle comprend : 1 . Material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one silver-based functional metallic layer and at least two dielectric coatings, each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that each functional metallic layer is disposed between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above the functional metal layer comprises:
- une couche à base de zinc située au contact de la couche fonctionnelle ayant une épaisseur comprise entre 0,3 et 3,0 nm, et - a zinc-based layer located in contact with the functional layer having a thickness between 0.3 and 3.0 nm, and
- une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la couche à base de zinc ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3,0 nm. - a layer based on titanium oxide located above and in contact with the layer based on zinc having a thickness greater than or equal to 3.0 nm.
2. Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche à base de zinc est déposée à partir d’une cible de zinc métallique. 2. Material according to the preceding claim, characterized in that the zinc-based layer is deposited from a metallic zinc target.
3. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de titane est déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stoechiométrique. 3. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer based on titanium oxide is deposited from a ceramic target, in particular sub-stoichiometric.
4. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de titane a une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm. 4. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer based on titanium oxide has a thickness of between 5 and 30 nm.
5. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de titane comprend un gradient d’oxydation, la partie de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche à base de zinc est plus oxydée que la partie la plus éloignée. 5. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer based on titanium oxide comprises an oxidation gradient, the part of the layer based on titanium oxide in contact with the layer based of zinc is more oxidized than the furthest part.
6. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane. 6. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer based on zinc oxide and tin comprising at least 10% by mass of tin with respect to the total mass of zinc and tin, located above and in contact with the layer based on titanium oxide.
7. Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain présente une épaisseur : 7. Material according to the preceding claim, characterized in that the layer based on zinc oxide and tin has a thickness:
- supérieure à 5 nm, - greater than 5 nm,
- inférieure à 40 nm. - less than 40 nm.
8. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche fonctionnelle comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium.
8. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric coating located above the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium .
9. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la couche fonctionnelle. 9. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer based on zinc oxide located in contact with the functional layer.
10. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium ou les couches de nitrure de silicium et de zirconium. 10. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer comprising silicon chosen from among the layers of silicon nitride or the layers of silicon nitride and zirconium.
11. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé en dessous de la couche fonctionnelle comprend une couche d’indice de réfraction à 550 nm supérieure à 2,20. 11. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric coating located below the functional layer comprises a layer with a refractive index at 550 nm greater than 2.20.
12. Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche d’indice de réfraction supérieure à 2,20 est choisie parmi les couches à base d’oxyde de titane et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium. 12. Material according to the preceding claim, characterized in that the layer with a refractive index greater than 2.20 is chosen from layers based on titanium oxide and layers based on silicon nitride and zirconium.
13. Matériau selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce que l’épaisseur de toutes les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 dans le revêtement diélectrique situé en- dessous de la couche fonctionnelle est supérieure à 10 nm. 13. Material according to claim 11 or 12, characterized in that the thickness of all the layers with a refractive index greater than 2.20 in the dielectric coating located below the functional layer is greater than 10 nm.
14. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’empilement comprend une seule couche métallique fonctionnelle à base d’argent. 14. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the stack comprises a single functional metal layer based on silver.
15. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce l'empilement a été soumis à un recuit thermique rapide. 15. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the stack has been subjected to rapid thermal annealing.
16. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce l'empilement et le substrat ont été soumis à un traitement thermique à une température élevée supérieure à 500 °C tel qu’une trempe, un recuit ou un bombage. 16. Material according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the stack and the substrate have been subjected to a heat treatment at a high temperature above 500° C. such as quenching, annealing or bending.
17. Procédé de préparation d’un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, le matériau comprenant un substrat revêtu d’un empilement de couches comprenant au moins une couche métallique fonctionnelle à base d’argent et au moins deux revêtements diélectriques, chaque revêtement diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, de manière à ce que chaque couche métallique fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements diélectriques, caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé au-dessus de la couche métallique fonctionnelle comprend : 17. Process for preparing a material according to any one of claims 1 to 16, the material comprising a substrate coated with a stack of layers comprising at least one functional metallic layer based on silver and at least two dielectric coatings , each dielectric coating comprising at least one dielectric layer, so that each functional metal layer is arranged between two dielectric coatings, characterized in that the dielectric coating located above the functional metal layer comprises:
- une couche de zinc déposée sous forme métallique située au contact de la couche fonctionnelle et - a layer of zinc deposited in metallic form located in contact with the functional layer and
- une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la couche de zinc métallique.
- a titanium oxide-based layer located above and in contact with the metallic zinc layer.
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