装备有部分金属层的堆叠体的基材、窗玻璃和方法
【专利说明】装备有部分金属层的堆叠体的基材、窗玻璃和方法
[0001] 本发明涉及透明基材，尤其由刚性无机材料如玻璃制成的透明基材，所述基材用 包含能作用于日光辐射和/或大波长的红外辐射的一个或多个功能层的薄层堆叠体涂覆。
[0002] 本发明更具体地涉及基材，尤其透明玻璃基材，其装备有薄层堆叠体，该堆叠体包 含"η"个金属功能层，尤其基于银或者基于含银金属合金的功能层，和"(n+1)"个抗反射涂 层的交替，其中η是多1的整数，使得该或者每个功能层被设置在两个抗反射涂层之间。每 个抗反射涂层包含至少一个抗反射层，和每个涂层优选由多个的层组成，其至少一个层，甚 至每个层是抗反射层。抗反射层的概念在这里是与电介质层的概念同义的；电介质层的概 念特别地与金属功能层的概念相反地进行使用，该金属功能层由于它的金属性质而不能是 介电的。
[0003] 本发明更具体地涉及这种基材用于制造隔热和/或防晒窗玻璃的用途。这些窗玻 璃可以用来装备建筑物和交通工具，尤其为了降低空调负荷和/或阻止过度的过热（称为 "日照控制"的窗玻璃）和/或减少由于在建筑物中和在交通工具的客舱中越来越多的玻璃 化表面所引起的消散到外界的能量（被称为"低辐射"的窗玻璃）。
[0004] 这些基材特别地可以被集成到电子装置中和该堆叠体这时可以充当用于传导电 流的电极（照明装置、显示装置、光伏面板、电致变色窗玻璃等等）或可以被集成到具有特 定功能性的窗玻璃中，如，例如加热窗玻璃。
[0005] -种已知用于赋予基材这种性质的堆叠体结构由在红外线中和/或对于日光福 射具有反射性质的金属功能层组成，尤其基于银或者含银金属合金或者完全地由银制成的 金属功能层。
[0006] 在这种类型堆叠体中，该功能层因此被设置在两个抗反射电介质涂层之间，该抗 反射电介质涂层每个通常包含数个层，该层每个由氮化物类型，尤其硅或者铝氮化物，或氧 化物的抗反射材料制成。
[0007] 阻挡涂层然而有时被插在一个或者每个抗反射涂层和该金属功能层之间，该设置 在功能层下方（在基材方向上）的阻挡涂层在可能的高温热处理（弯曲和/或淬火类型） 期间保护它，该设置在功能层上方（在与基材相反一侧上）的阻挡涂层在沉积该上抗反射 涂层期间和在可能的高温热处理（弯曲和/或淬火类型）期间保护该层不受可能的降解。
[0008] 目前，通常希望的是，每个金属功能层是完全层，S卩，在它的整个表面上和在它的 全部厚度上由所考虑的金属材料构成。
[0009] 本领域的技术人员认为，对于给定的材料（例如银），在这种材料的通常沉积条件 下，仅仅只有超过一定厚度后获得完全层。
[0010]在完全银层和抗反射层之间的粘附能是非常低的，为约lj/m2等级，和在两个抗反 射层之间的粘附能是在银和其它层之间的粘附能的五至九倍高。包含至少一个银功能层或 者基于银的功能层的堆叠体的粘附能因此受到这种完全金属功能层与其它材料的低粘附 能的限制。
[0011] 本发明人关注于沉积薄层堆叠体的可能性，该薄层堆叠体包含一个或多个金属功 能层并且对于单一的金属功能层或者所有的这些金属功能层（当存在多个金属功能层时） 具有比为了在所考虑的条件下获得完全层所需要的最小厚度更低的厚度。
[0012] 本发明人因此已经观察到，显然地，该堆叠体的平方电阻高于含一个或多个完全 功能层的相同堆叠体，但是这种平方电阻能够允许某些应用。
[0013] 尤其，本发明人已经观察到堆叠体的粘附能这时高于理论模型预测的粘附能。
[0014] 本发明人这时已经观察到，对于包含单一金属功能层的堆叠体（这种金属功能层 是不连续的）以及对于包含数个金属功能层的堆叠体（其中所有这些金属功能层是不连续 的）可以获得很高的机械稳定性，甚至更令人惊奇的，很高的耐化学性。
[0015] 此外，本发明人已经观察到如此形成的堆叠体是透明的，无浊度或者表面腐蚀，并 且在透射中和在反射中具有颜色，这可以与使用含一个或多个完全金属功能层的堆叠体得 到那些相似。
[0016]最后，本发明人已经观察到，即使用堆叠体涂覆的基材经受用于弯曲、淬火或者退 火的热处理时，这些优异的机械稳定性和耐化学性得到保存。
[0017] 这种观察因此给这种类型堆叠体用于这样的应用开辟了道路，对于这种应用，金 属功能层或者每个金属功能层具有相对高的平方电阻（例如高于10欧姆/平方）是可接 受的，和对于这种应用，高粘附能（其对于机械稳定性具有有利影响，甚至有时对耐化学性 的具有有利影响）是大的优点。
[0018] 在上面实例的范围中，这时可以形成薄层堆叠体，其诚然具有比如果该堆叠体的 所述、一些或者所有功能层是完全的时候更高的平方电阻，但是其是特别耐久的并且因此 可以用于其中气候条件带来强烈限制的区域中。
[0019] 本发明主题，在它的最宽的意义中，因此是在一个面上用薄层堆叠体涂覆的基材， 该薄层堆叠体包含至少一个基于银的或者由银制成的金属功能层和两个抗反射涂层，所 述抗反射涂层每个包含至少一个抗反射层，所述功能层被设置在两个抗反射涂层之间；这 种基材值得注意的是所述金属功能层（即，当该堆叠体包含单一基于银的或者由银制成 的金属功能层时，该堆叠体的唯一金属功能层）或者每个金属功能层（即，当该堆叠体包 含数个基于银的或者由银制成的金属功能层时，该堆叠体的所有金属功能层）是具有为 50%至98%，甚至53%至83%，甚至63%至83%的表面面积占据系数（tauxd'occupation surfacique)的不连续层。
[0020] 根据本发明，如此沉积的功能层，或者每个如此沉积的功能层是具有呈互相连接 的岛形式的结构的自结构化层，在所述岛之间具有未覆盖区域。
[0021] 作为该金属功能层，当它是该堆叠体的唯一金属功能层时，或者每个金属功能层 (当在堆叠体中存在数个金属功能层时）不是连续的，这允许在包围该或者每个基于银的 或者由银制成的金属功能层的层之间存在直接接触。这些区域具有强烈的粘合作用。在最 弱的界面处，因此在银和相邻层之间的界面处发展的潜在裂纹还将应该在两个抗反射层之 间蔓延以推进，这需要较高的能量。因此正是这种方式使得该堆叠体的总体粘附能得到显 著地改善。
[0022] 重要的是，薄层堆叠体不包括任何为连续的基于银的或者由银制成的金属功能 层，因为至少一个这种连续层的存在降低了在这种连续金属功能层或者每个连续金属功能 层的两个界面处的粘附能，并因此由于"最弱环节"现象降低了该堆叠体整体的稳定性质。
[0023] 在本发明的意义上，"非连续层"应该理解为，当考虑在根据本发明的堆叠体的表 面的任何尺寸的正方形时，这时在这种正方形内，不连续功能层仅仅分别地在该正方形的 表面的50%至98%上，甚至该正方形的表面的53%至83%上，甚至在63%至83%上存在。
[0024] 所考虑的正方形位于在该涂层的主要部分内；在本发明的范围中，它将不涉及形 成特定的边缘或者特别的轮廓，它们为了最终的用途而将随后被隐藏。
[0025] 该不连续性使得可以通过通常技术测量非无限的平方电阻。因此它涉及获得不连 续功能层（或者每个不连续功能层），对于它们构成该层的金属材料的堆积体通过完全无 这种材料的体积进行分离但是彼此连接。
[0026] 根据本发明，含一个或多个功能层的这种类型自结构化堆叠体具有比含一个或多 个连续功能层的堆叠体更高的粘附能并且它们的光学性质（光透射，光反射和辐射性）被 降低同时保持在对于某些特定应用（主要对于具有炎热或者温和气候的区域）来说可接受 的范围内，对于这些特定应用，约20%至30%的辐射性的水平是较少适合的。
[0027] 在本发明的意义上，"涂层"应该理解为在该涂层内可以存在仅仅一个层或者数个 不同材料的层。
[0028] 术语"堆叠体"应该理解为彼此重叠沉积的一组薄层，在这些层之间不插入无机基 材（如玻璃）或者有机基材（如塑料片材）。
[0029] 如通常地，"基于材料的层"应该理解为该层主要由这种材料组成，即该材料的化 学元素或者必要时所考虑材料的产品（为其稳定的化学计量式）构成至少50%，以所考虑的 层的原子百分率计。
[0030] 还如通常地，术语"抗反射层"在本发明的意义上，应该理解为从它的物种的观点 看，该材料是"非金属的"，即不是金属。在本发明的范围中，该术语表示在整个可见光波长 范围内（380nm至780nm)具有大于或高于5的n/k比率的材料。
[0031]回顾的是，η表示该材料在给定波长的实折射指数和k表示在给定波长时该折射 指数的虚部；比率n/k在给定波长进行计算。
[0032] 在本文件指出的折光指数的值为如通常地在550nm的波长测量的值。
[0033] 根据本发明，所述或者每个不连续金属功能层可以具有厚度e: -1. 0<e< 4. 5nm，甚至 1. 0<e< 4.Onm;或 2. 0<e< 4. 5nm，甚至 2. 0<e< 4.Onm， 被沉积在基于二氧化