包含至少一个减反射涂层的多层玻璃窗和减反射涂层在多层玻璃窗中的用途的制作方法

专利名称：包含至少一个减反射涂层的多层玻璃窗和减反射涂层在多层玻璃窗中的用途的制作方法
包含至少一个减反射涂层的多层玻璃窗和减反射涂层在多
层玻璃窗中的用途本发明涉及多层玻璃窗，其在本发明意义上包含由框架结构固定在一起的至少三个玻璃基板类型的基板，其中至少两个中间充气腔(lames de gaz intern^diaire)各位于两个基板之间。本发明更特别涉及三层玻璃窗，其包含由框架结构固定在一起的三个基板，其中两个中间充气腔各位于两个基板之间。本发明还涉及基板用于制造热绝缘和/或日光控制多层玻璃窗的用途。这些多层玻璃窗同样适合用于装配到建筑物和车辆中，尤其是为了降低空调负荷和/或防止过热(所谓的“日光控制”玻璃窗)和/或减少由于在建筑物和车厢中越来越多使用玻璃表面而引起的耗散到外部的能量(所谓的“低辐射”玻璃窗)。这些玻璃窗也可以集成到具有特定功能的玻璃窗，例如供暖玻璃窗或电致变色玻璃窗中。已知用于赋予所述基板这样的热绝缘和/或日光控制性质的一种类型的层堆叠体由对红外和/或太阳辐射具有反射性质的功能金属层，尤其是基于银或基于含银金属合金的金属功能层构成。在这种类型的堆叠体中，该功能层因此设置位于两个介电涂层之间，所述介电涂层各自通常包含数个各由氮化物类型(尤其是氮化硅或氮化铝)或氧化物类型的介电材料制成的层。从光学角度看，包围该金属功能层的这些涂层的目的是使这种金属功能层“减反射”。但是，有时在一介电涂层或各介电涂层与金属功能层之间插入阻挡涂层，位于该功能层下方、在基板方向上的阻挡涂层在任选的弯曲和/或淬火类型的高温热处理过程中保护所述功能层，在与基板相反面上位于该功能层上的阻挡涂层在上方介电涂层沉积过程中和在任选的弯曲和/或淬火类型的高温热处理过程中防止该层可能的降解。目前，存在具有基于银的单功能层的低辐射薄涂层薄层堆叠体(下文用措辞“单功能层堆叠体”表示)，当它们安装在由被厚度16毫米的包含90%氩气和10%空气的充气腔隔开的两个4毫米玻璃板构成的常规双层玻璃窗中时(其玻璃板之一，即在考虑进入建筑物的太阳光的入射方向时距该建筑物内部最近的玻璃板，在其朝向充气腔的面上覆盖有该单功能层堆叠体)G-16/(Ar-90%)-4构造，其中该单功能层堆叠体是被称作“第3面”的内表面)，具有
-大约75至80%或甚至更高的可见光透射I；； -大约20至10%或更小的可见光反射& ；
-至少0.6和大约0.63至0.68或更高的日光因子(英语也称作“g_值”)；和 -等于或小于1. 5和大约1. 2至1. 1或甚至略低的传热系数(英语也称作“U-值”)。在三层玻璃窗结构中，在考虑从标作数字1的最外表面开始穿过数字次序递增的各面的日光入射方向时，带有绝缘涂层的基板可以在第2面上和/或第3面上和/或第5 面上。
但是，通过集成这种(或这些)绝缘涂层，尽管通过降低传热系数有效改进热绝缘，但也引起可见光透射和日光因子的降低。因此，该多层玻璃窗看起来在可见光中不如双层玻璃窗(如上文描述的那种)透明，且通过太阳辐射实现的室内能量节约是较小的。本发明的目的是通过开发具有高的光透射和高日光因子(至少与具有增强热绝缘的双层玻璃窗类似的光透射和日光因子)以及新型多层玻璃窗来成功克服现有技术的缺点。因此，在其最宽的范围上，本发明的一个主题是如权利要求1中所述的多层玻璃窗。这种玻璃窗包含由框架结构固定在一起的至少三个基板，其中至少两个中间充气腔各位于两个基板之间，至少一个基板在与中间充气腔接触的至少一个面上具有减反射涂层， 其相对于所述中间充气腔与对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层面对面。术语“减反射涂层”应被理解为是指具有在玻璃折光指数(指数η大约1. 5)和空气折光指数(指数η大约1)之间的精确折光指数或平均折光指数的任何光干涉元件或系统。在本文中提到的光学指数(也称作“折光指数”)如通常地在550纳米波长下测得的那些。其两个面各自与中间充气腔接触的中心基板任选地在与中间充气腔接触的至少一个面上，并优选在其两个面上具有减反射涂层。优选地，相对于所有中间充气腔面对面地，一个基板的一个面具有减反射涂层，另一基板的另一个面具有对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层。在一个变体中，所述绝缘涂层包含电致变色系统类型的活性系统，在另一变体中， 所述绝缘涂层包含低辐射或日光控制薄层堆叠体，这种堆叠体包含至少一个对红外和/或太阳辐射具有反射性质的功能层，尤其是至少一个金属功能层，特别基于银或基于含银金属合金。在前述变体范围内，所述薄层堆叠体优选包含至少一个基于银或基于含银金属合金的金属功能层和两个介电涂层，所述涂层各含至少一个介电层，所述功能层位于两个介电涂层之间，该功能层任选直接沉积在位于该功能层和在该功能层下方的介电涂层之间的下阻挡涂层上，且该功能层任选直接沉积在位于该功能层和在该功能层上方的介电涂层之间的上阻挡涂层下。也可以使用包含基于银或基于含银金属合金的单金属功能层的薄层堆叠体，在该功能层下方(即位于带有该堆叠体的基板与该功能层之间)的介电涂层的光学厚度这时优选大于在该功能层上方的介电涂层的光学厚度，下方介电涂层的光学厚度与上方介电涂层的光学厚度的比率为1. 05至1. 4，包括这些端点值，任选1. 08至1. 3，包括这些端点值。独立于上述解决方案或除上述解决方案外，也可以使用包含基于银或基于含银金属合金的单金属功能层的薄层堆叠体，在该功能层下方的所述介电涂层优选包含高折射介电层，这种高折射层具有大于2. 2，优选2. 3至2. 8 (包括这些端点值)和任选2. 4至2. 7 (包括这些端点值)的光学指数。本发明还涉及如权利要求8中所述的用途。因此，在用于制造本发明的包含由框架结构固定在一起的至少三个基板的多层玻璃窗的至少一个基板的至少一个面上使用减反射涂层，在该多层玻璃窗中，至少两个中间充气腔各位于两个基板之间，所述减反射涂层与中间充气腔接触并相对于所述中间充气腔与对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层面对面。在这种用途范围中，具有所述减反射涂层的一个或多个面优选是多层玻璃窗的中心基板的面，所述面各自与中间充气腔接触。优选地，相对于所有中间充气腔面对面地，一个基板的一个面具有减反射涂层且另一基板的另一个面具有对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层。在该用途的一个变体中，所述绝缘涂层包含至少一个电致变色系统类型的活性系统，在该用途的另一变体中，所述绝缘涂层包含低辐射或日光控制薄层堆叠体，这种堆叠体包含至少一个对红外和/或太阳辐射具有反射性质的功能层，尤其是至少一个金属功能层，特别基于银或基于含银金属合金。也在上述变体范围内，所述薄层堆叠体优选包含至少一个基于银或基于含银金属合金的金属功能层和两个介电涂层，所述涂层各含至少一个介电层，所述功能层位于两个介电涂层之间，该功能层任选直接沉积在位于该功能层和在该功能层下方的介电涂层之间的下阻挡涂层上，且该功能层任选直接沉积在位于该功能层和在该功能层上方的介电涂层之间的上阻挡涂层下。这种单功能层堆叠体当是低辐射时，具有低表面电阻(和因此低辐射系数)、高光透射和相对中性的颜色，特别是在薄层侧(以及相反侧上“基板侧”)上的反射中，这些性质优选保持在有限范围内，无论该堆叠体是否经过一个或多个弯曲和/或淬火和/或退火类型的高温热处理。最少被包括在如上定义的各介电涂层内的介电层具有1. 6至2. 8 (包括这些端点值)或优选1.9至2.2(包括这些端点值)的光学指数，除了它是高折射介电层的情况外。本发明的低辐射堆叠体使得该功能层的以每平方欧姆(ohms per square)计的表面电阻R(其与辐射系数直接相关)小于10欧姆/ □和约为5至3欧姆/ 口。在一个特定变体中，至少一个介电涂层(下方介电涂层和/或上方介电涂层)包含至少一个基于任选被至少一种其它元素，如铝掺杂的氮化硅的介电层。在一个特定变体中，下方介电涂层的最后层(离基板最远的层)是基于任选被至少一种其它元素，如铝掺杂的氧化物，尤其基于氧化锌的润湿层。在最特定的变体中，下方介电涂层包含至少一个由混合氧化物制成的非结晶平滑层(couche de lissage)，所述平滑层与结晶上方润湿层，尤其是基于氧化锌的层接触。优选地，下阻挡涂层和/或上阻挡涂层包含基于镍(Ni)或钛(Ti)的薄层，其几何厚度e使得0. 2 nm彡e彡1. 8 nm。在一个特定方案中，至少一个镍基薄层，尤其是上阻挡涂层的镍基薄层，包括铬 (Cr)，优选含有80质量％ Ni和20质量％ Cr。在另一特定方案中，至少一个镍基薄层，尤其是上阻挡涂层的镍基薄层，包括钛， 优选含有50质量％ Ni和50质量％ Ti。上方介电涂层的最后层(离基板最远层)优选基于氧化物，其优选亚化学计量沉积，尤其基于氧化钛(TiOx)或基于混合氧化锡锌(SnaiOx)或基于氧化锆(ZrOx),任选被最多10质量％的量的另一元素掺杂。
该堆叠体因此可包括优选以亚化学计量沉积的最后层(英文为“外覆层”)，即保护层。这种层在沉积后在该堆叠体中为基本亚化学计量氧化。这种保护层优选具有0. 5至10纳米的厚度。在本发明的玻璃窗中，各基板可以是整块的并可以是透明、超透或甚至着色的。在本发明的玻璃窗中，至少一个基板可具有层压结构，尤其是将至少两个玻璃类型的刚性基板用至少一个热塑性聚合物板进行结合以产生下列类型的结构玻璃/聚合物板/玻璃。该聚合物尤其可基于聚乙烯醇缩丁醛PVB、乙烯/乙酸乙烯酯EVA、聚对苯二甲酸乙二酯PET和聚氯乙烯PVC。本发明的玻璃窗的基板优选能经受热处理而不破坏所述一个或多个减反射涂层和/或所述一个或多个绝缘涂层。这些基板因此任选进行弯曲和/或淬火。有利地，本发明因此可以制造具有非常接近双层玻璃窗的有利的美观(Tms ^ 60%，Rms ( 30%，在反射中的中性颜色)，但具有比相当的双层玻璃窗优得多的热绝缘特性和相似的日光因子的多层玻璃窗，尤其是三层玻璃窗。还有利地，该多层玻璃窗并入了在一方面上至少一个减反射涂层和在另一个方面上至少一个对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层，它们相对于中间充气腔彼此面对面并因此都免受外部侵袭。因此不必须要求这些薄涂层是耐机械和耐化学的。此外，本发明的玻璃窗容易制造并可以获得有利于低开发成本的能量特征。从通过下列附解的下列非限制性实施例中可看出本发明的细节和有利特征
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图1图解根据实施例1的现有技术的双层玻璃窗的横截面图； -图2图解根据实施例2的三层玻璃窗的横截面图； -图3图解根据本发明(实施例3)的三层玻璃窗的横截面图； -图4图解根据本发明(实施例4)的另一种三层玻璃窗的横截面图； -图5图解根据本发明的四层玻璃窗的横截面图；和
-图6图解包含单功能层堆叠体的本发明的绝缘涂层，该功能单层被提供有下阻挡涂层和上阻挡涂层，该堆叠体还提供有任选的保护涂层。在这些图中，并没有遵循各种元件的比例以使它们更容易阅读。图1图解具有下列构造的现有技术的双层玻璃窗(DOT) 80 :4_16 (Ar 90%) -4，即由各自构成基板10、30的两个4毫米透明玻璃板构成，它们被厚度16毫米的包含90%氩气和 10%空气的中间充气腔15隔开，整体由框架结构90固定在一起。玻璃板之一，即基板30在朝向中间充气腔的其内表面四上覆盖有由下述单功能层堆叠体构成的绝缘涂层26 在考虑如该图中从左到右的双箭头所示进入建筑物的日光入射方向时，最接近建筑物内部的玻璃板(该单功能层堆叠体因此在被称作“第3面”的内表面上)。这种实施方式构成下列实施例1。图6图解沉积在玻璃基板30上的单功能层堆叠体的结构，其中单功能层140位于两个介电涂层(即在基板30的方向上位于功能层140下方的下方介电涂层120和在与基板30相反侧上位于功能层140上方的上方介电涂层160)之间。
这两个介电涂层120，160各包含至少一个介电层122，124，126 ；162, 164， 166。任选地，一方面，功能层140可以沉积在位于下方介电涂层120和功能层140之间的下阻挡涂层130上，另一方面，功能层140可以直接沉积在位于功能层140和上方介电涂层160之间的上阻挡涂层150下。在图6上，可以看到下方介电涂层120包含三个介电层122、124和126，上方介电涂层160包含三个介电层162、164、166，这种介电涂层160以任选的保护层结束，特别是基于氧化物，尤其是亚化学计量氧的氧化物的保护层。下表1说明了已用于下列所有实施例2至4的绝缘涂层的各层的以纳米计的几何厚度(而非光学厚度)
层材料166SnZnOx: Sb2164Si3N4 = Al25162Ζη0:Α15150Ti1140Ag10126Ζη0:Α15124TiO215122SnO215下方介电涂层120包含由氧化锡SnO2(指数η = 2.0)制成的介电层122和至少一个由氧化钛TiO2 (指数η = 2.4)制成的高折射介电层124，所述介电层IM与上方介电润湿层1 接触，这能够改进银的结晶，由此改进其电导率。在这种堆叠体中，润湿层完全如介电层162 —样由铝掺杂的氧化锌&ι0:Α1 (指数 η = 1.9)制成，其从由2质量％铝掺杂的锌构成的金属靶沉积。介电层164由8重量％铝掺杂的氮化硅Si3N4制成(指数η = 2. 0)。介电层166是末端保护层，其在此由锑掺杂的混合氧化锡锌(指数η = 2. 0)制成， 该层使用由ai/Sn/Sb(质量比分别为65/34/1)构成的金属靶沉积。可以看出，下方介电涂层120的光学厚度为 15 X 2 + 15 X 2. 4 + 5 X 1.9 = 75. 5 nm 且上方介电涂层160的光学厚度为
5X 1.9 + 25 X2 + 2X2 = 63. 5 即光学厚度比e12Q/ei6Q为1. 19。在此基础上构造了三层玻璃窗(TCU)。制备由三层玻璃窗构成的多层玻璃窗100的实施例2。图2中所示的这种玻璃窗具有下列构造4-12 (Ar 90%) -4-12 (Ar 90%)-4，即其由各自制成基板10、20、30的三个4 毫米透明玻璃板构成，它们成对被各自厚12毫米的含有90%氩气和10%空气的中间气体层 15,25隔开，整体由框架结构90固定在一起。这种三层玻璃窗的两个外基板10、30各自在朝向中间充气腔15、25的其内表面 11>29上覆盖有由上述单功能层堆叠体构成的绝缘涂层14、26 所述单功能层堆叠体因此在被称作“第2面”和“第5面”的面上。这种三层玻璃窗的中心基板20，即其两个面19、21分别与中间充气腔15和25接触的基板，在任一个面上都未覆盖有涂层。这种实施例2能够获得比实施例1的双层玻璃窗更好的热绝缘，其表现为更低的 U-值，但该玻璃窗的光透射低于实施例1的双层玻璃窗的光透射，且其日光因子也更低。为了克服这个问题，根据本发明制备了图3中所示的三层玻璃窗的实施例3。这种三层玻璃窗具有与实施例2相同的多层玻璃窗构造4-12 (Ar 90%)-4-12 (Ar 90%)_4，即其由各自制成基板10、20、30的三个4毫米透明玻璃板构成，它们成对被各自厚12毫米的含有90%氩气和10%空气的中间充气腔15、25隔开，整体由框架结构90固定在一起。如实施例2的情况那样，这种三层玻璃窗的两个外基板10、30各自在其朝向中间充气腔15、25的内表面11J9上覆盖有由上述单功能层堆叠体构成的绝缘涂层14、26 所述单功能层堆叠体因此在被称作“第2面”和“第5面”的面上。但是，在实施例3的范围中，这种三层玻璃窗的中心基板20的分别与中间充气腔 15和25接触的两个面19、21各自覆盖有减反射涂层18、22。这种实施例3能够获得与实施例2 —样好的热绝缘(其体现为相同的U系数)，但该玻璃窗的光透射高于实施例2的三层玻璃窗的光透射，且其日光因子也更高。因此可以获得与实施例1的双层玻璃窗基本相同的光透射和日光因子。根据本发明获得在图4中所示的三层玻璃窗的另一实施例(实施例4)。这种三层玻璃窗具有与实施例2和3相同的构造，即4-12 (Ar 90%)-4-12 (Ar 90%)-4，即其由各自制成基板10、20、30的三个4毫米透明玻璃板构成，它们成对被各自厚12毫米的含有90% 氩气和10%空气的中间充气腔15、25隔开，整体由框架结构90固定在一起。但是，在实施例4范围中，这种三层玻璃窗的基板20、30各自在朝向中间充气腔 15、25的其内表面19J9上覆盖有由上述单功能层堆叠体构成的绝缘涂层16、26:该单功能层堆叠体因此在被称作“第3面”和“第5面”的面上；此外，这种三层玻璃窗的基板10、20 的分别与中间充气腔15和25接触的两个面11、21各自覆盖有减反射涂层12、22
这种实施例4能够获得与实施例3 —样好的热绝缘(其表现为相同的U系数)和与实施例3的三层玻璃窗一样高的光透射，但具有比实施例3更高的日光因子。在本发明的实施例中，减反射涂层12、18、22由以下列结构包含四个薄层的薄层堆叠体构成
基板 / Si3N4 / SiO2 / Si3N4 / Si02。从基板开始，这种涂层因此依次具有以下序列高指数、低指数、高指数和低指数。其根据国际专利申请WO 2007/104874的教导进行制造。但是，这种薄层沉积物可以被任何等效减反射涂层，尤其是基于多孔层的任何减反射涂层(例如从国际专利申请WO 2008/059170的教导中获知的那些)替代。这种薄层沉积物也可以被例如从美国专利US 2 490 662中获知的通过蚀刻(英文中“etching”)处理玻璃表面而得的任何等效减反射涂层替代；因此可以在基板表面上产生对于大约50至200纳米，优选60至150纳米厚度具有1. 0至1. 3折光指数的骨架化硅酸盐结构。下表2概括了实施例1至4的主要特征 表2
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权利要求
1.多层玻璃窗(100)，其包含由框架结构(90)固定在一起的至少三个基板(10，20， 30)，其中至少两个中间充气腔(15，25)各位于两个基板之间，其特征在于至少一个基板 (10，20，30)在与中间充气腔(15，25)接触的至少一个面(11，19，21，29)上具有减反射涂层(12，18，22)，该减反射涂层相对于所述中间充气腔(15，2 与对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层(14，16，26)面对面。
2.如权利要求1中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于其两个面(19，21)各自与中间充气腔(15，25)接触的中心基板00)在与中间充气腔接触的至少一个面上并优选在其两个面(19，21)上具有减反射涂层(18，22)。
3.如权利要求1或2中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于相对于所有中间充气腔 (15，25)面对面地，一个基板的一个面(11，19，21，29)具有减反射涂层(12，18，22)， 另一基板的另一个面具有对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层(14，16，26) 0
4.如权利要求1至3任一项中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于所述绝缘涂层 (14，16，26)包含低辐射或日光控制的薄层堆叠体，这种堆叠体包含至少一个对红外和/ 或太阳辐射具有反射性质的功能层，尤其是至少一个金属功能层，特别基于银或基于含银金属合金的金属功能层，或其特征在于所述绝缘涂层(14，16，26)包含至少一个电致变色系统类型的活性系统。
5.如权利要求4中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于所述薄层堆叠体包含至少一个基于银或基于含银金属合金的金属功能层(140)和两个介电涂层(120，160)，所述涂层各含至少一个介电层(122，124，126，162，164，166)，所述功能层(140)位于两个介电涂层(120，160)之间，该功能层(140)任选直接沉积在位于该功能层(140)和在该功能层下方的介电涂层(120)之间的下阻挡涂层(130)上，且该功能层(140)任选直接沉积在位于该功能层(140)和在该功能层上方的介电涂层(160)之间的上阻挡涂层(150)下。
6.如权利要求4或5中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于所述薄层堆叠体包含基于银或基于含银金属合金的单金属功能层(140)，在该功能层下方的介电涂层(120)的光学厚度大于在该功能层上方的介电涂层(160)的光学厚度，下方介电涂层(120)的光学厚度与上方介电涂层(160)的光学厚度e16Q的比率Θ12。/Θ16(1优选为1.05至1.4，包括这些端点值，任选1. 08至1. 3，包括这些端点值。
7.如权利要求4至6任一项中所述的多层玻璃窗(100)，其特征在于所述在该功能层下方的介电涂层(120)包含高折射介电层(IM)，这种高折射层具有大于2. 2的光学指数， 优选2. 3至2. 8，包括这些端点值，和任选2. 4至2. 7的光学指数，包括这些端点值。
8.在至少一个基板(10，20，30)的至少一个面(11，19，21，29)上的减反射涂层 (12，18，22)用于制造如权利要求1至7任一项中所述的多层玻璃窗(100)的用途，该多层玻璃窗包含由框架结构(90)固定在一起的至少三个基板(10，20，30)，并且在该多层玻璃窗中，至少两个中间充气腔(15，25)各位于两个基板之间，所述减反射涂层(12，18， 22)与中间充气腔(15，25)接触并相对于所述中间充气腔(15，25)与对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层(14，16，26)面对面。
9.如权利要求8中所述的用途，其特征在于具有所述减反射涂层(18，22)的一个或多个面(19，21)是多层玻璃窗(100)的中心基板00)的一个或多个面，所述面(19，21) 各自与中间充气腔接触。
10.根据权利要求8或9的用途，其特征在于，相对于所有中间充气腔(15，25)面对面地，一个基板的一个面(11，19，21，29)具有减反射涂层(12，18，22)和另一基板的另一个面具有对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层(14，16，26) 0
全文摘要
本发明涉及多层玻璃窗(100)，其包含由框架结构(90)固定在一起的至少三个基板(10,20,30)，其中至少两个中间充气腔(15,25)各位于两个基板之间，其特征在于至少一个基板(10,20,30)在与中间充气腔(15,25)接触的至少一个面(11,19,21,29)上包括减反射涂层(18,22)，其相对于所述中间充气腔(15,25)与对红外和/或太阳辐射具有反射性质的绝缘涂层(14,26)面对面。
文档编号C03C17/36GK102257238SQ200980151004
公开日2011年11月23日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月17日
发明者延森 D., 内安德 M., 比勒特 U., 雷蒙 V. 申请人:法国圣戈班玻璃厂