专利名称：能回火的、反射红外辐射的层体系及制备该层体系的方法
技术领域：
本发明涉及一种基于透明基底的、可回火的、对红外辐射进行反 射的层体系，并且该层体系具有施加于基底上的、对红外辐射进行反 射的层序列，以及本发明还涉及制备该层体系的方法。该层序列包含 至少一个选择性功能层。
本发明还涉及制备这样的层体系的方法，在所述方法中，凭借适 当的方法，将对红外辐射进行反射的层序列施加到透明基底上。
背景技术：
通常地，对红外辐射进行反射的层体系(低辐射-层体系)由功能 层、改善功能层粘附性的底层以及去反光的被覆层组成，其中，层体 系内的各个层可以重复。通常由贵金属(大多是银)或者贵金属的合 金组成的功能层在层厚度很小的情况下，就已经具有在红外区域内良 好的选择性的反射能力。如果在层体系中仅布置一个功能层，则该层
体系通常被称为"单低辐射(Single-Low-E)"。
除了去反光之外，所述被覆层还特别用于改善机械和化学稳定性。 被覆层通常由高折射的、含硅的介电材料组成。为了提高层体系在可 见光区域内的透射率，将所述去反光层布置在选择性功能层的上面和/ 或下面。
为了基底的硬化和/或变形，这种对红外辐射进行反射的透明的层 体系也要经历回火工艺。在该情况下，该层体系具有具备如下层特性 的层序列，即所述层特性容许对该层体系进行承载的基底经受热处理 过程并且在此将所出现的光学特性、机械特性和化学特性的变化保持在限定的限度内。根据被涂布的基底的应用，基底的层体系在不同的 时间模式下的回火工艺中经受不同的气候条件。
由于已施加的层体系的不同的温度负荷，在制备层体系的随后位 于其上的层的过程中以及在回火工艺过程中，会发生改变功能层的反 射能力及改变层体系的透射率的各种过程，特别是使去反光层的组分 扩散到功能层中去或者反过来。为了避免这种扩散过程，在去反光层 与功能层之间插入阻挡层，该阻挡层被用作扩散性组分的缓冲层。这 些阻挡层相应于所出现的温度负荷地构造和布置，并且该阻挡层对敏 感的且通常很薄的一个或多个功能层进行保护以免受相邻层的影响。 通过插入一个或多个阻挡层，特别地能降低由于回火工艺引起的层体 系的色移以及层体系方块电阻的增加。
公知的是，特别是NiCr-或NiCrOx-层作为能回火的层体系的阻挡 层。于是，在DE 035 43 178和EP 1 174 379中，所述阻挡层包住一个 或多个银层或者该阻挡层至少在一侧进行防护。但是，所述的阻挡层 导致该一个或多个银层的传导能力下降。若沉积有方块电阻为约5欧 姆/平方米的银层并且将该银层插入两个NiCrOx-层中，则该插入过程 可以导致将方块电阻提高约1.5欧姆/平方米达到6.5欧姆/平方米。
在EP0 999 192B1中介绍了一种如下的层体系，该层体系含有作 为选择性功能层的银层，并且该选择性功能层在两侧设有以由镍或镍 铬组成的阻挡层。在此，在单低辐射(Single-Low-E)时通过将NiCrOx-层插入的功能性银层中，该层体系在热处理时候得以稳定化。缺点在 于，在该层体系中两个银分层的每个单层都必须为约7-8nm厚，以便 避免形成银分层的孤岛。所述孤岛的形成导致层体系的低透射率。此 外，在EP 0 999 192 Bl中还介绍了在阻挡层与银层之间的低化学计量 的TiOx-层的使用。该TiOx-层会减少所谓的雾的形成，亦即由于进入 功能层的扩散过程而改变功能层的光学特性。但是，在热处理时该吸 收性的TiOx-层发生氧化，并且导致透射率的显著改变并导致已预调整的颜色位置的推移。
在EP 1 238 950 A2中介绍了一种能回火的层体系，该层体系在作 为敏感层的银层的两侧设置有作为阻挡层的NiCrOx-层。另外，在该层 体系中设置有介电的界面层，该界面层在各种情况下位于阻挡层之下 和阻挡层之上。这样的层对该层体系起到不同的稳定化的作用并且在 回火工艺中同样起到扩散屏障的作用。
此外，在EP 1 238 950中介绍了在使可热处理的层体系稳定化时 使用梯度层。在此，缺点在于，SiNx-层位于阻挡层之下，由此方块电 阻不会减小进而层体系的发射率不会减小。在该解决方案中，也设置 了多个由带有下层的敏感性的银层组成的层序列并且分别设置两个包 住各银层的阻挡层。
由DE 100 46 810同样公知的是，可施加金属阻挡层，该金属阻挡 层与功能层的银一起在两个层之间的过渡区域内形成梯度层。同样地， 去反光层可以由多个金属氧化物层与位于金属氧化物层之间的、由两 个相邻的单层构成的梯度层组成。
因为用与去反光层的金属氧化物的运用并非最佳解决方案，所以 在DE 101 31 932中，去反光层由不同金属氮化物的多个单层组成，其 中，层的金属份额从起始的100%减少到0%并且相邻的单层的材料份 额在量上则从0%升高到100%。但是，已经证实，该层体系也不能保 证所期望的透射率。
已经表明，这些不同类型的层结构尽管有着不同的措施，但是总 还是对于气候条件过于敏感并且仅能适应特定的回火工艺，从而它们 在要求苛刻的或迥异的气候条件下不能以足够的品质或产率制造。
同样地，对于具有未限定初始状态的毛坯玻璃，亦即具有波动(特别是在其钠份额方面)的玻璃化学组成的毛坯玻璃，这些层体系在制 备中也表现出质量问题。此外，其它的玻璃影响(诸如用于处理玻璃 的吸管的印痕或腐蚀，这些玻璃影响通过可视监控通常是不能被发现 的并且通过常规的清洁不能被清除)会招致层体系特性不期望的改变。 对这样的玻璃影响，特别的不利的是，它们对于层体系的特性的作用 在回火工艺之后才能察觉。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种层体系及制备该层体系的方 法，所述层体系在对基底进行热处理的要求苛刻的气候条件下和/或在 玻璃基底中状态未限定的情况下，保证足够的质量，特别是在可见光 区域内可调节的、约为10至80%的透射率以及低发射率，并同时使得 层体系的颜色位置最大程度的稳定性成为可能。
该任务通过具有权利要求1的特征的层体系以及具有权利要求23
的特征的方法得以解决。本发明的有利的构造方案是从属权利要求的 主题。
可回火的、红外线反射性的且在可见光区域内可有针对性调节地
进行吸收的、用以涂布介电基底(S0)的层体系根据本发明地在基底 (SO)上以如下顺序具有至少一个高折射的透明介电层S2、基底侧的吸 收或阻挡层S3、功能性的金属反射层S4、上吸收或阻挡层S5以及高 折射的透明介电层S6。
根据本发明的层体系使得在可见光区域内可调整的透射率在约 10%至约80%的情况下，玻璃基底上的可回火的红外线(IR)-反射性 层体系(低辐射)的特性与可回火的日光控制体系的特性的组合成为 可能。
所述层S4有利地由银或银合金组成。根据本发明的一个构造方案设置为，对于波长为550nm的光，层 S2和S6中的至少一个的折射率在2.0与2.5之间。
在此，层S2可以由金属的、半导体的或半导体合金的氧化物或氮 化物组成。另外，可以设置为，层S6含有硅。
在本发明的另一构造方案中，层S3和S5中的至少一个由金属、 金属氧化物、金属氮化物或合金组成。
为此可以设置为，层S3和S5中的至少一个含有铬或铬化合物。 例如可以设置为，层S3和S5中的至少一个含有CrNx。
根据本发明的改进方案，层S3和S5在使用相同材料的情况下具 有相同的化学计量和层厚度(对称体系)。
可选地也可以设置为，层S3和S5在使用相同材料的情况下具有 不同的化学计量和/或层厚度(不对称体系)。
在本发明的构造方案中，层S3和S5中的至少一个由具有 1.5<n<2.1的SiOxNy、 NiCr或NiCr-化合物(NiCrNx或NiCrNx)组成。
根据本发明的改进方案，在基底S0与层S2之间布置透明的、中 等折射至低折射的、介电的阻隔层和/或粘附层Sl。
根据本发明的再一个方案，在层S6上布置透明的、中等折射至低 折射的、介电的阻隔层和/或粘附层S7。
有利地可以设置为，层Sl的折射率小于层S2的折射率。此外有利地可以设置为，层S7的折射率小于层S6的折射率。
特别有利的是，对于波长为550nm的光，层S1和S7中的至少一 个的折射率在1.60与1.75之间。
此外可以设置为，这样地选择层Sl和S7中的至少一个的材料， 使得其折射率接近于基底SO的折射率。
为此可以设置为，层Sl和S7中的至少一个含有金属的、半导体 的或半导体合金的氧氮化物。层Sl和S7中的至少一个有利地含有氧 氮化硅。
特别有利的是，Sl的光学厚度(n*d)小于V4 (LAMBDA/4)， 其中人(LAMBDA ) 是透明光谱区域的光谱矩心 (Schwerpunktwelleniange )。
根据本发明的另一改进方案设置为，在层Sl与S7之间布置有至 少另一个金属的反射层。
至少另一个金属的反射层有利地含有银。
用于制备这种层体系的、根据本发明的方法的特征在于，至少一 个层通过溅射来施加，优选通过直流(DC)-磁控溅射或中频(MF)-磁控溅射来施加。
有利的是，层Sl和S7中的至少一个通过化学气相沉积(CVD)-工艺或等离子体辅助的CVD工艺来施加。
层Sl和S7中的至少一个优选在含氧和/或含氮气氛中通过硅或硅 铝合金的反应性磁控溅射来施加。层Sl和S7中的至少一个特别优选地在含氧和/或含氮的氩气氛中 通过硅或硅-铝合金的反应性磁控溅射来施加。
此外，根据本发明地可以设置为，作为具有不同化学计量的梯度
层的层Sl和S7中的至少一个在含氧和/或含氮和/或含氩的气氛中通过 硅或硅-铝合金的反应性磁控溅射来施加。
可行的、根据本发明的层体系的示例是
S0/Sl/Si3N4/CrNx/Ag/CrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N麵CrNx/Ag/CrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N4/CrNx/Ag/NiCrNx/Si3N4/S7 S0/Sl/Si3N4/SiOxNy/Ag/CrNx/Si3N4/S7
层S3和S5作为吸收性和反射性层起作用，经由该吸收性和反射 性层的厚度可以对层体系的透射率进行调整。通过使用不同厚度的Cr 或CrNX-化合物用以实现对于至少一个吸收层所期望的透射率，可以 将回火之后的颜色迁移保持得很小。Cr或CrNx是用于保护Ag层的良 好的阻挡体。如果Cr或CrNx-层只是施用于银的一侧上，则在其它侧 上必须施用其它的薄的阻挡层(例如SiOxNy、 NiCrNx、…)用来保护 Ag层。使用Cr或CrNx-化合物来代替典型的NiCr或NiCr-化合物 (NiCrOx)的另一优点在于回火之后很小的雾度形成，该雾度形成过程 另外在其它情况下由于镍扩散进入相邻的层中而引起。
选择性的层S1是如下的阻隔层，该阻隔层会阻碍Na+从玻璃基底 中扩散进入层体系中并阻碍对层特性的玻璃影响，例如腐蚀或吸管印 痕。此外，通过层S1的沉积，将由玻璃基底带入到涂布设备中的水从 基底去除掉。
选择性的层S7以其涉及常用的被覆层S6更低的折射率而表现为去反光层，该去反光层在期望高透射率情况下更明显提高该层体系的 透射率。
权利要求
1.能回火的、反射红外线的且能有针对性调整地进行吸收的、用以涂布介电的基底(S0)的层体系，所述层体系在所述基底(S0)上按如下顺序具有至少一个高折射的透明介电层S2、基底侧的吸收或阻挡层S3、功能性的金属反射层S4、上吸收或阻挡层S5以及高折射的透明介电层S6。
2. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S4 由银或银合金组成。
3. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，对于波长为 550nm的光，所述层S2和S6中的至少一个的折射率在2.0与2.5之间。
4. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S2 由金属的、半导体的或半导体合金的氧化物或氮化物组成。
5. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S6 含有Si。
6. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3 和S5中的至少一个由金属、金属氧化物、金属氮化物或合金组成。
7. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3 和S5中的至少一个含有铬或铬化合物。
8. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3 和S5中的至少一个含有CrNx。
9. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3和S5在使用相同的材料时具有相同的化学计量和层厚度(对称体系)。
10. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3 和S5在使用相同材料的情况下具有不同的化学计量和/或层厚度(不对 称体系)。
11. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S3 和S5中的至少一个由具有1.5<n<2.1的SiOxNy、 NiCr或NiCr-化合物 (NiCrNx或NiCrNx)组成。
12. 如权利要求l所述的层体系，其特征在于，在所述基底S0与 所述层S2之间布置有透明的、中等折射至低折射的、介电的阻隔层和 /或粘附层S1。
13. 如权利要求l或2所述的层体系，其特征在于，在所述层S6 上布置有透明的、中等折射至低折射的、介电的阻隔层和/或粘附层S7。
14. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层Sl 的折射率小于所述层S2的折射率。
15. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层S7 的折射率小于所述层S6的折射率。
16. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，对于波长 为550nm的光，所述层Sl和S7中的至少一个的折射率在1.60与1.75 之间。
17. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，如此地选 择所述层Sl和S7中的至少一个的材料，使得所述层Sl和S7中的至 少一个的折射率接近于基底S0的折射率。
18. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层SI和S7中的至少一个含有金属的、半导体的或半导体合金的氧氮化物。
19. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，所述层Sl 和S7中的至少一个含有氧氮化硅。
20. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，Sl的光学 厚度(n*d)小于V4，其中，人是透明光谱区域的光谱矩心。
21. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，在所述层 Sl与S7之间布置有至少另一个金属的反射层。
22. 如前述权利要求之一所述的层体系，其特征在于，至少另一 个金属的反射层含有银。
23. 用来制备如前述权利要求l-22所述的层体系的方法，其特征 在于，将至少一个层通过溅射来施加。
24. 如权利要求23所述的方法，其特征在于，将至少一个层通过 DC磁控溅射或MF磁控溅射来施加。
25. 如权利要求23或24所述的方法，其特征在于，将所述层S1 和S7中的至少一个通过CVD工艺或等离子体辅助的CVD工艺来施 加。
26. 如权利要求23至25之一所述的方法，其特征在于，将所述 层Sl和S7中的至少一个在含氧和/或含氮气氛中通过硅或硅铝合金的 反应性磁控溅射来施加。
27. 如权利要求23至26之一所述的方法，其特征在于，将所述 层Sl和S7中的至少一个在含氧和/或含氮的氩气氛中通过硅或硅-铝合 金的反应性磁控溅射来施加。
28. 如权利要求23-27之一所述的方法，其特征在于，将作为具有 不同化学计量的梯度层的所述层Sl和S7中的至少一个在含氧和/或含 氮和/或含氩的气氛中通过硅或硅-铝合金的反应性磁控溅射来施加。
全文摘要
本发明涉及在透明基底上的、反射红外辐射的层体系以及制备这种层体系的方法。本发明的任务在于，提供一种层体系及制备该层体系的方法，该层体系在基底热处理的要求苛刻的气候条件下和/或在玻璃基底状态未限定的情况下，能保证足够的质量，特别是在可见光区域内可调节的、约为10至80％的透射率以及低发射率，并同时使得层体系的颜色位置最大程度的稳定性成为可能，该任务通过可回火的、反射红外线的并在可见光范围内可有针对性调整地进行吸收的、用以涂布介电基底(S0)的层体系来解决，根据本发明所述层体系在基底(S0)上按如下顺序具有高折射的透明介电层S2、基底侧的吸收或阻挡层S3、功能性的金属反射层S4、上吸收或阻挡层S5以及高折射的透明介电层S6。根据本发明的层体系使得在可见光区域内可调节透射率为约10％至约80％的情况下，玻璃基底上可回火的、红外线(IR)-反射性层体系(低辐射)的特性与可回火的日光控制体系的特性的组合成为可能。
文档编号C03C17/36GK101563302SQ200780029580
公开日2009年10月21日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月11日
发明者克里斯多佛·科克尔特, 霍尔格·普勒尔 申请人:冯·阿德纳设备有限公司