FR3152019A1

FR3152019A1 - Vitrage contrôle solaire et/ou bas émissif

Info

Publication number: FR3152019A1
Application number: FR2308534A
Authority: FR
Inventors: Denis Guimard; Charles-Henri LAMBERT
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2025-02-14
Also published as: WO2025031992A1

Abstract

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. L’invention s’intéresse précisément à développer un matériau comprenant un revêtement fonctionnel à deux couches fonctionnelles à base d’argent présentant une sélectivité améliorée, voire proche des revêtements fonctionnels à trois couches fonctionnelles, tout en conservant une excellente neutralité en couleur.

Description

Vitrage contrôle solaire et/ou bas émissif

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 ».

Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les véhicules, en vue notamment de :
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ».

La sélectivité « S » permet d’évaluer la performance de ces vitrages. Elle correspond au rapport de la transmission lumineuse TL_visdans le visible du vitrage sur le facteur solaire FS du vitrage (S = TL_vis/ FS). Le facteur solaire « 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 l'échauffement de la « pièce ». Plus le facteur solaire est petit, plus les apports solaires sont faibles.

Des vitrages sélectifs connus comprennent des substrats transparents revêtus d'un revêtement fonctionnel comprenant un empilement d’une ou plusieurs couches fonctionnelles métalliques, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques. De tels vitrages permettent d’améliorer la protection solaire tout en conservant une transmission lumineuse élevée. Ces revêtements fonctionnels sont généralement obtenus par une succession de dépôts effectués par pulvérisation cathodique éventuellement assistée par champ magnétique.

De manière conventionnelle, les faces d'un vitrage sont désignées à partir de l'extérieur du bâtiment et en numérotant les faces des substrats de l'extérieur vers l'intérieur de l'habitacle ou du local qu'il équipe. Cela signifie que la lumière solaire incidente traverse les faces dans l’ordre croissant de leur numéro.

Les vitrages sélectifs connus sont en général des doubles vitrages comprenant le revêtement fonctionnel situé en face 2, c’est-à-dire sur le substrat le plus à l’extérieur du bâtiment sur sa face tournée vers la lame de gaz intercalaire.

Actuellement, les matériaux les plus performants présentent une sélectivité supérieure à 2 et comprennent un revêtement fonctionnel avec au moins trois couches fonctionnelles métalliques à base d’argent. A titre de comparaison :
- un matériau comprenant un revêtement fonctionnel avec deux couches à base d’argent permet d’obtenir une sélectivité de 1,7 jusqu’à 1,9,
- un matériau comprenant un revêtement fonctionnel avec une couche à base d’argent permet d’obtenir une sélectivité jusqu’à 1,2,
- un matériau comprenant un revêtement fonctionnel sans couche à base d’argent permet d’obtenir une sélectivité jusqu’à 1.

Toutefois, les revêtements fonctionnels comprenant au moins trois couches fonctionnelles sont complexes. En effet, en multipliant le nombre de couches et de matériaux constituant ces revêtements fonctionnels, il est de plus en plus difficile d’adapter les réglages des conditions de dépôt afin d’obtenir des revêtements fonctionnels constants en couleur et en propriétés.

L’invention s’intéresse précisément à développer un matériau comprenant un revêtement fonctionnel à deux couches fonctionnelles à base d’argent présentant une sélectivité améliorée proche des revêtements fonctionnels à trois couches fonctionnelles, c’est à dire une sélectivité proche, voire supérieure à 2, tout en conservant une excellente neutralité en couleur.

L’invention a pour objet un matériau comprenant un substrat revêtu d’un revêtement fonctionnel comprenant une alternance de uniquement deux couches fonctionnelles métalliques à base d’argent dénommées en partant du substrat première et deuxième couches fonctionnelles et de trois revêtements diélectriques dénommés en partant du substrat Di1, Di2 et Di3, 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 premier revêtement diélectrique Di1 situé en dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche absorbante située entre deux couches diélectriques, la couche absorbante étant choisie parmi :
- les couches à base d’un métal ou d’un alliage métallique,
- les couches de nitrure métallique, et
- les couches d’oxynitrure métallique ;
le ou les éléments métalliques tant choisis parmi le nickel, le chrome, le niobium, le vanadium, le titane, le tungstène, le palladium, l’acier inoxydable, le molybdène, le zirconium, le tantale et le zinc ;
- le troisième revêtement diélectrique Di3 situé au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la deuxième couche métallique fonctionnelle à base d’argent, cette couche d’oxyde de titane ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3 nm.

La couche absorbante peut être essentiellement sous forme métallique. Bien qu'essentiellement sous forme métallique, le métal peut présenter des traces de nitruration dues à l'atmosphère de dépôt polluée par l'azote des zones de dépôt voisines. De préférence, la couche absorbante est un métal choisi parmi le palladium, le niobium, le tungstène, l'acier inoxydable, le titane, le chrome, le molybdène, le zirconium, le nickel, le tantale, le zinc, des alliages comme NiCr, NiCrW, WTa, WCr, NbZr, TaNiV, CrZr et NbCr.

La couche absorbante peut être un nitrure ou un sous-nitrure, c'est-à-dire un nitrure sous-stœchiométrique en azote. De préférence, la couche absorbant le rayonnement solaire est un nitrure choisi parmi TiN, NiCrWN, NiVN, TaN, CrN, ZrN, CrZrN, TiAIN, TiZrN, WN, SiZrN et SiNiCrN.

Avantageusement, la couche absorbante peut être choisie parmi les couche à base de Ti, TiN, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr, NiCrN.

Selon les modes de réalisation préférés, la couche absorbante est une couche de nitrure de titane TiN ou une couche métallique d’alliage de nickel et de chrome NiCr.

De préférence, l’empilement comprend une seule couche absorbante. Cela signifie notamment que le revêtement supérieur ne comprend pas de couche absorbante.

L'épaisseur de la couche absorbante, est par ordre de préférence croissant comprise de 0,2 à 9 nm, de 0,3 à 5 nm, de 0,35 à 3 nm, de 0,35 à 0,45 nm.

La couche absorbante est située entre deux couches diélectriques.
De préférence, la somme des épaisseurs de toutes les couches diélectriques immédiatement au-dessus et au contact de la couche absorbante est supérieure à 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm ou 30 nm.
De préférence, la somme des épaisseurs de toutes les couches diélectriques immédiatement en-dessous et au contact de la couche absorbante est supérieure ou égale à 4 nm, de préférence supérieure ou égale à 5 nm.
On considère qu’une ou plusieurs couches diélectriques sont immédiatement au contact de la couche absorbante lorsqu’elles ne sont pas séparées de la couche absorbante par une couche métallique ou une autre couche absorbante. Par exemple, dans la séquence Couche diélectrique 1 / Couche absorbante / Couche diélectrique 2 / Couche diélectrique 3, on additionnera les épaisseurs de la couche diélectrique 1 et de la couche diélectrique 2 pour déterminer la somme des épaisseurs de toutes les couches diélectriques immédiatement au-dessus et au contact de la couche absorbante.

Le matériau de l’invention peut présenter les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison :
- le deuxième revêtement diélectrique Di2 situé au-dessus de la première couche fonctionnelle peut comprendre une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la première couche métallique fonctionnelle à base d’argent, cette couche d’oxyde de titane ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3 nm,
- la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la première ou deuxième couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur d’au moins 5 nm, de préférence au moins _ nm ; voire au moins 10 nm,
- le premier revêtement diélectrique Di1 situé en dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche à haut indice de réfraction présentant un indice de réfraction mesuré à 550 nm supérieur à 2,20 et une épaisseur supérieure à 5 nm ou supérieure à 8 nm, voire supérieure à 10 nm, cette couche haut indice est avantageusement située entre la couche absorbante et la première couche fonctionnelle.,
- la couche absorbante est choisie parmi les couches métalliques à base de nickel et/ou de chrome et les couches à base de nitrure de titane,
- le deuxième revêtement diélectrique comprend, en outre, une couche à base d’oxyde d’étain comprenant au moins 10 %, ou moins 20 % ou au moins 30 % en masse d’étain par rapport à la masse totale d’éléments autres que l’azote et l’oxygène, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et inférieure à 40 nm, voire inférieure à 30 nm,
- le deuxième revêtement diélectrique comprend, en outre, une couche à base d’oxyde d’étain, de préférence à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 10 %, au moins 20 % ou au moins 30 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et inférieure à 40 nm, voire inférieure à 30 nm,
- les couches à haut indice de réfraction sont choisies parmi les couches à base d’oxyde de titane et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium,
- les couches à haut indice de réfraction autres que les couches à base d’oxyde de titane au contact des couches fonctionnelles ont une épaisseur supérieure à 10 nm,
- le revêtement fonctionnel comporte une ou plusieurs couches de blocage métalliques situées de préférence au contact et en dessous de la première et/ou de la deuxième couche fonctionnelle métallique,
- le revêtement diélectrique situé en-dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la première couche fonctionnelle ou séparée de la première couche fonctionnelle par une couche de blocage,
- le revêtement diélectrique situé en-dessous de la deuxième couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la deuxième couche fonctionnelle ou séparée de la deuxième couche fonctionnelle par une couche de blocage.

Le matériau selon l’invention présente, en particulier, une transmission lumineuse comprise entre 20 et 70%, de préférence comprise entre 35 et 65%.

Le vitrage comprenant matériau selon l’invention peut être sous forme de vitrage multiple ou de vitrage feuilleté.

L’invention concerne également :
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment, et
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’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,
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention.

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).

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.

Selon l’invention, les caractéristiques lumineuses sont mesurées selon l’illuminant D65 à 2° perpendiculairement au matériau monté dans un double vitrage :
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %,
- Rext (ou RL1) correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur,
- Rint (ou RL2) correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur,
- a*Rint (ou a*RL1) et b*Rint (ou b*RL2) correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur.

Le revêtement 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.

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).

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.

Selon l’invention, sauf autre indication, l’expression « à base de », utilisée pour qualifier un matériau ou une couche métallique 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%.

Selon l’invention, sauf autre indication, l’expression « à base de », utilisée pour qualifier un matériau ou une couche diélectrique 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% en masse par rapport à la masse totale des éléments autres que l’oxygène et l’azote.

Selon l’invention, on entend par « couches distinctes » deux couches de nature chimique différentes, c’est à dire constituées d’éléments chimiques différents ou deux couches de même nature mais séparées par au moins une couche de nature chimique différente.

La couche à base d’oxyde de titane est avantageusement déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique, 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 :
- une basse résistance par carré grâce à l’interface Ag / TiOx déposé sans oxygène et
- une faible absorption grâce à la deuxième partie de la couche d’oxyde de titane.

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.

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.

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.

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.

Les couches à base d’oxyde de titane peuvent avoir une épaisseur :
- supérieure ou égale à 3 nm, supérieure ou égale à 4 nm, supérieure ou égale à 5 nm, et/ou
- 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.
Les couches à base d’oxyde de titane peuvent avoir une épaisseur comprise entre 5 et 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.

La couche à base d’oxyde de titane est de préférence déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique dans une atmosphère oxydante, de préférence dont le pourcentage en débit volumique d’oxygène représente entre 0 et 20 %, de préférence 2 à 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 stœchiométrique. La couche à base d’oxyde de titane peut être déposée à partir d'une cible céramique de TiO_xsous stœchiométrique, où x est un nombre différent de la stœchiométrie de l'oxyde de titane TiO₂, 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.

Le matériau selon l’invention peut présenter les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison :
- la couche à base d’oxyde de titane est déposée à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique de préférence dans une atmosphère oxydante dont le pourcentage en débit volumique d’oxygène représente entre 0 et 20 %, de préférence 2 à 15 %,
- la couche à base d’oxyde de titane a une épaisseur comprise entre 5 et 30 nm,
- la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur :
- supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm,
- inférieure à 30 nm, inférieure à 25 nm, inférieure à 20 nm,
- la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la première couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur :
- supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm,
- inférieure à 30 nm, inférieure à 25 nm, inférieure à 20 nm,
- les couches à base d’oxyde de titane peuvent être déposées à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique,
- 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,
- 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,
- la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain présente une épaisseur :
- supérieure à 5 nm,
- inférieure à 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,
- 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,
- le revêtement diélectrique situé en-dessous de la première couche fonctionnelle métallique comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium,
- le revêtement diélectrique situé au-dessus de la première couche fonctionnelle métallique comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium,
- le revêtement diélectrique situé au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle métallique comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium,
- chaque revêtement diélectrique comprend une couche comprenant du silicium choisie parmi les couches de nitrure de silicium,
- 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,
- le revêtement a été soumis à un recuit thermique rapide,
- le revêtement 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.

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.

Les couches fonctionnelles métalliques à base d’argent ont une épaisseur :
- 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
- inférieure à 25 nm, 22 nm, 20 nm, 18, nm.

Par « revêtement diélectrique » au sens de la présente invention, il faut comprendre qu’il peut y avoir une seule couche ou plusieurs couches de matériaux différents à l’intérieur du revêtement. Un « revêtement diélectrique » selon l’invention comprend majoritairement des couches diélectriques. Cependant, selon l’invention ces revêtements peuvent comprendre également des couches d’autre nature notamment des couches absorbantes par exemple métalliques.

On considère qu’un « même » revêtement diélectrique se situe :
- entre le substrat et la première couche fonctionnelle,
- entre chaque couche métallique fonctionnelle à base d’argent,
- au-dessus de la dernière couche fonctionnelle (la plus éloignée du substrat).

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.

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.

Les couches diélectriques des revêtements présentent les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison :
- elles sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique,
- elles sont choisies parmi les oxydes, nitrures ou oxynitrures d’un ou plusieurs éléments choisi(s) parmi le titane, le silicium, l’aluminium, le zirconium, l’étain et le zinc,
- elles ont une épaisseur supérieure à 2 nm, de préférence comprise entre 2 et 100 nm.

Les couches diélectriques, outre leur fonction optique, peuvent avoir différentes autres fonctions. Le choix de la nature et la position des couches diélectrique au sein des revêtement diélectrique dépend de cette fonction. A titre d’exemple, on peut citer les fonctions suivantes : - les couches de stabilisantes ou de mouillages situées à proximité immédiate de couches fonctionnelles à base d’argent telles que les couche à base d’oxyde de zinc,
- les couches de lissage situées en dessous des couches de mouillage telles que le couches à base d’oxyde d’étain,
- les couches barrières ou à fonction optique.

Une même couche diélectrique assure en général plusieurs fonctions. En effet, chaque couche diélectrique joue un rôle optique qui dépend de son indice de réfraction et de son épaisseur.

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.

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.

Les couches diélectriques sont classiquement choisies parmi :
- les couches comprenant du silicium, de l’aluminium et/ou du zirconium, éventuellement dopé à l’aide d’au moins un autre élément,
- les couches à base d’oxyde d’étain,
- les couches à base d’oxyde de titane,
- les couches à base d’oxyde de zinc.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Al2O3, les couches à base de nitrure d’aluminium tels que AIN et les couches à base d’oxynitrure d’aluminium tels que AlOxNy.

Les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium Si_xZr_yN_zfont 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.

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 :
- 50 à 98 %, 60 à 90 %, 60 à 70 % atomique de silicium,
- 0 à 10%, 2 à 10 % atomique d’aluminium,
- 0 à 40 %, 10 à 40 % ou 15 à 30 % atomique de zirconium.

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.

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.

De préférence, la couche fonctionnelle à base d’argent se trouve au-dessus d’une couche diélectrique dite couche stabilisante ou de mouillage en un matériau apte à stabiliser l'interface avec la couche fonctionnelle. Ces couches sont en général à base d’oxyde de zinc.

De préférence, la couche fonctionnelle à base d’argent se trouve en-dessous d’une couche diélectrique dite couche stabilisante ou de mouillage en un matériau apte à stabiliser l'interface avec la couche fonctionnelle. Ces couches sont en général à base d’oxyde de zinc.

Les couches à base d’oxyde de zinc, peuvent comprendre, au moins 80 % ou au moins 90 % en masse de zinc par rapport à la masse totale de tous les éléments constituant la couche à base d’oxyde de zinc à l’exclusion de l’oxygène et de l’azote.

Les couches à base d’oxyde de zinc peuvent comprendre un ou plusieurs éléments choisis parmi l’aluminium, le titane, le niobium, le zirconium, le magnésium, le cuivre, l’argent, l’or, le silicium, le molybdène, le nickel, le chrome, le platine, l’indium, l’étain et l’hafnium, de préférence l’aluminium.

Les couches à base d’oxyde de zinc peuvent être éventuellement dopée à l’aide d’au moins un autre élément, comme l’aluminium.

A priori, la couche à base d’oxyde de zinc n’est pas nitrurée, cependant des traces peuvent exister.

La couche à base d’oxyde de zinc comprend, par ordre de préférence croissant, au moins 80 %, au moins 90 %, au moins 95 %, au moins 98 % ou au moins 100 %, en masse d’oxygène par rapport à la masse totale de l’oxygène et d’azote.

Le revêtement diélectrique situé entre le substrat et la première couche métallique fonctionnelle et/ou un ou chaque revêtement diélectrique situé au-dessus de la première couche fonctionnelle à base d’argent situé comporte une couche à base d’oxyde de zinc comprenant au moins 80 % en masse de zinc par rapport à la masse de tous les éléments autres que de l’oxygène.

De préférence, chaque revêtement diélectrique comporte une couche à base d’oxyde de zinc comprenant au moins 80 % en masse de zinc par rapport à la masse de tous les éléments autres que de l’oxygène.

De préférence, le revêtement diélectrique situé directement en-dessous de la couche métallique fonctionnelle à base d’argent comporte au moins une couche diélectrique à base d’oxyde de zinc, éventuellement dopé à l’aide d’au moins un autre élément, comme l’aluminium. La couche fonctionnelle métallique déposée au-dessus d’une couche à base d’oxyde de zinc est soit directement au contact, soit séparée par une couche de blocage.

Dans tous les empilements, le revêtement diélectrique le plus proche du substrat est appelé revêtement inférieur et le revêtement diélectrique le plus éloigné du substrat est appelé revêtement supérieur. Les empilements à plus d’une couche d’argent comprennent également des revêtements diélectriques intermédiaires situés entre le revêtement inférieur et supérieur.

De préférence, les revêtements inférieurs ou intermédiaires comprennent une couche diélectrique à base d’oxyde de zinc située au-dessous et directement au contact d’une couche métallique à base d’argent ou séparée de cette couche par une sous couche de blocage.

De préférence, le revêtement diélectrique situé directement au-dessus de la couche métallique fonctionnelle à base d’argent comporte au moins une couche diélectrique à base d’oxyde de zinc, éventuellement dopé à l’aide d’au moins un autre élément, comme l’aluminium. La couche fonctionnelle métallique déposée en-dessous d’une couche à base d’oxyde de zinc est soit directement au contact, soit séparée par une couche de blocage.

De préférence, les revêtements intermédiaires ou supérieurs comprennent une couche diélectrique à base d’oxyde de zinc située au-dessus et directement au contact de la couche métallique à base d’argent ou séparée de cette couche par une sur couche de blocage.

Les couches d’oxyde de zinc ont une épaisseur :
- d'au moins 1,0 nm, d'au moins 2,0 nm, d'au moins 3,0 nm, d'au moins 4,0 nm ou d'au moins 5,0 nm, et/ou
- d’au plus 25 nm, d’au plus 10 nm ou d’au plus 8,0 nm.

De préférence, le matériau comprend une ou plusieurs couches à base d’oxyde d’étain, de préférence d’oxyde de zinc et d’étain.

Les couches à base d’oxyde de zinc et d’étain comprennent au moins 20 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain. La couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprend par rapport à la masse totale de zinc et d’étain au moins 20 %, au moins 30 %, au moins 40 %, au moins 50 %, au moins 60 % ou au moins 80 % en masse d’étain. De préférence, la couche à base d’oxyde de zinc et d’étain comprend 40 à 80 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain.

La couche à base d’oxyde d’étain présente une épaisseur :
- supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm, supérieure à 15 nm, supérieure à 20 nm ou supérieure à 25 nm,
- inférieure à 50 nm, inférieure à 40 nm ou inférieure à 35 nm.

Le revêtement diélectrique situé entre le substrat et la première couche métallique fonctionnelle et/ou un ou chaque revêtement diélectrique situé au-dessus de la première couche fonctionnelle à base d’argent situé comporte une couche à base d’oxyde d’étain, de préférence d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 20 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain. Chaque revêtement diélectrique peut comporter une couche d’oxyde d’étain, de préférence à base d’oxyde de zinc et d’étain comprenant au moins 20 % en masse d’étain par rapport à la masse totale de zinc et d’étain.

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.

Le revêtement peut comprendre une couche d’indice de réfraction supérieure à 2,20. La présence de couches haut indice concourt à l’obtention d’une haute transmission lumineuse.

Les couches à haut indice de réfraction peuvent être choisies parmi :
- les couches à base d’oxyde de titane (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,
- les couches à base une couche de nitrure de zirconium (n 550 = 2,55),
- les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium (n550 nm = 2,20 - 2,40),
- les couches à base une couche d’oxyde de zirconium,
- les couches à base une couche d’oxyde de niobium (n550 = 2,30),
- les couches à base une couche d’oxyde de bismuth (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 les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium.

Le revêtement fonctionnel peut comprendre au moins une couche de blocage dont la fonction est de protéger les couches d’argent en évitant une éventuelle dégradation liée au dépôt d’un revêtement diélectrique ou liée à un traitement thermique. Ces couches de blocages sont situées de préférence au-contact des couches métalliques fonctionnelles à base d’argent.

Selon des modes de réalisation avantageux, l’empilement peut comprendre au moins une couche de blocage, située en-dessous et directement au-contact d’une couche métallique fonctionnelle à base d’argent (sous couche de blocage) et/ou au moins une couche de blocage située au-dessus et directement au-contact d’une couche métallique fonctionnelle à base d’argent (sur couche de blocage).

Une couche de blocage située au-dessus d’une couche métallique fonctionnelle à base d’argent est appelée surcouche de blocage. Une couche de blocage située en-dessous d’une couche métallique fonctionnelle à base d’argent est appelée sous-couche de blocage.

Les couches de blocage sont choisies parmi les couches métalliques à base d'un métal ou d'un alliage métallique, les couches de nitrure métallique, les couches d’oxyde métallique et les couches d’oxynitrure métallique d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane, le nickel, le chrome, le tantale et le niobium telles que Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, NbOx, Ni, NiN, NiOx, Cr, CrN, CrOx, NiCr, NiCrN, NiCrOx.

Lorsque ces couches de blocage sont déposées sous forme métallique, nitrurée ou oxynitrurée, ces couches peuvent subir une oxydation partielle ou totale selon leur épaisseur et la nature des couches qui les entourent, par exemple, au moment du dépôt de la couche suivante ou par oxydation au contact de la couche sous-jacente.

Les couches de blocage peuvent être choisies parmi les couches métalliques notamment d'un alliage de nickel et de chrome (NiCr) ou de titane. Le choix de ce type de couche de blocage convient tout particulièrement lorsque le matériau ou le revêtement fonctionnel est destiné à subir un traitement thermique à température élevé.

Avantageusement, les couches de blocage sont des couches métalliques à base de nickel. Les couche de blocage métallique à base de nickel peuvent comprendre, (avant traitement thermique), 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 nickel par rapport à la masse de la couche métallique à base de nickel.

Les couches métalliques à base de nickel peuvent être choisies parmi :
- les couches métalliques de nickel,
- les couches métalliques de nickel dopées,
- les couches métalliques à base d’alliage de nickel.

Les couches métalliques à base d’alliage de nickel peuvent être à base d’alliage de nickel et de chrome.

Les couches de blocage peuvent également être choisies parmi les couches métalliques de titane ou les couche d’oxyde de titane. Le choix de ce type de couche de blocage convient tout particulièrement lorsque le matériau ou le revêtement fonctionnel est utilisé tel quel, c’est à dire sans traitement thermique.

Chaque couche de blocage présente une épaisseur comprise entre 0,1 et 5,0 nm. L’épaisseur de ces couches de blocage peut être :
- d’au moins 0,1 nm, d’au moins 0,2 nm ou d’au moins 0,4 nm et/ou
- d’au plus 5,0 nm, d’au plus 2,0 nm, d’au plus 1,0 nm ou d’au plus 0,5 nm.

Le revêtement fonctionnel 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.

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.

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).

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 :
- le polyéthylène,
- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ;
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ;
- les polycarbonates ;
- les polyuréthanes ;
- les polyamides ;
- les 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 fluores (FEP) ;
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et
- 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.

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.

La présente invention concerne le matériau non traité thermiquement. Le revêtement peut ne pas avoir subi un traitement thermique à une température supérieure à 500 °C, de préférence 300 °C.

La présente invention concerne également le matériau traité thermiquement. Les traitements thermiques sont choisis parmi :
- un recuit, par exemple un recuit rapide,
- une trempe et/ou un bombage.

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.

Il est également possible de traiter thermiquement uniquement l’empilement. Dans ce cas, l’empilement seulement peut avoir subi un traitement thermique.

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.

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 WO2008/096089 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.

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 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.

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.

Le revêtement 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.

Il est également possible de combiner les traitements thermiques. Par exemple, il est possible de réaliser un recuit thermique rapide suivi d’une trempe.

Le revêtement 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.

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.

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.

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.

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.

L’invention concerne donc :
- un vitrage multiple de type double vitrage avec l’empilement en face 2,
- un vitrage multiple de type double vitrage avec l’empilement en face 3,
- un vitrage multiple de type triple vitrage avec l’empilement en face 2 et en face 5,
- un vitrage feuilleté avec l’empilement en face 2 ou 3.
Ces vitrages peuvent être montés sur un bâtiment ou un véhicule.

Les exemples suivants illustrent l’invention.

Exemples

1. Préparation des substrats : matériaux et conditions de dépôt
Des empilements de couches minces définis ci-après sont déposés sur des substrats en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 6 mm. Dans les exemples de l'invention :
- les couches fonctionnelles sont des couches d’argent (Ag),
- les couches diélectriques sont à base de nitrure de silicium dopé à l’aluminium (Si₃N₄: 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, à base d’oxyde de zinc (ZnO).
Les couches d’oxyde de titane TiOx appelé ci-après TiOx (1) située au-dessus et au contact des couche fonctionnelles sont déposées à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique, dans une atmosphère contrôlée comprenant de l’oxygène. 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.
Les couches d’oxyde de titane TiOx appelé ci-après TiOx (2) sont déposées à partir d’une cible céramique, notamment sous stœchiométrique sans faire varier les proportions d’oxygène pendant leur dépôt.

Les conditions de dépôt des couches, qui ont été déposées par pulvérisation (pulvérisation dite « cathodique magnétron »), sont résumées dans le tableau 1.

Matériaux	Composition	cible	Pression	Puissance	Gaz sccm
Matériaux	Composition	cible	Pression	Puissance	Ar	O₂	N₂
ZnO (1)	ZnO:Al2O3 2%wt	céramique	2 µbar	500 W	40	2	-
ZnO (2)	Zn : Al	métallique	2 ubar	750	15	16	-
TiOx (1)	TiOx	céramique	2 µbar	500 W	20	-	-
TiOx (2)	TiOx	céramique	2 µbar	2000 W	20	2	-
SnZnO	Sn:Zn 60/40%wt	métallique	2 µbar	1500 W	15	32
Ag	Ag	métallique	8 µbar	210 W	80	-	-
NiCr	Ni:Cr 80:20 %wt	métallique	2 ubar	125 W	18	-	-
Si3N4	Si:Al 8%wt	métallique	2 µbar	2000 W	18	-	24
SiZrN	Si:Zr 27% at	métallique	2 µbar	1000 W	12	-	18

%wt : % en poids ; at% : atomique.

Dans les exemples, différents matériaux selon l’invention et comparatifs ont été testés. Dans tous les tableaux exposant les caractéristiques optiques et performances, les caractéristiques ont été mesurées sur un double vitrage présentant une structure 6/16/4 : verre de 6 mm / espace intercalaire de 16 mm rempli de 90 % d’argon et 10 % d’air/ verre de 4 mm, l’empilement étant positionné en face 2 (la face 1 du vitrage étant la face la plus à l’extérieur du vitrage, comme habituellement).

Des niveaux de transmission lumineuse variant entre 40 % et 80 % ont été testées. Pour cela, une boite de couleur (« colorbox ») a été définie en réflexion intérieur et en réflexion extérieur pour tous les vitrages.

La boîte de couleur ne varie que par le niveau de a* en transmission pour les différents niveau de transmission lumineuse. Le niveau de couleur (a*) en transmission, et plus particulièrement la recherche de la neutralité en transmission (a*T proche de 0), règle la sélectivité des revêtements multi-Ag. Pour bonne une neutralité en transmission, un a*T supérieur à -9 est recherché, voir supérieur à -7.

Tab.2		a*, min	a*, max	b*, min	b*, max
TL		variable	0	-3.0	2.5
RL1	<18	-3.0	-1.0	-10.0	0
RL2	<16	-6.0	0	-5.0	1

Les tableaux ci-dessous listent 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.

Les empilements selon l’invention et les empilements comparatifs sont tous des empilements comportant deux couches fonctionnelles métalliques à base d’argent intercalées entre des revêtements diélectriques.

Exemple 1

Dans cet exemple, l’empilement comporte une couche absorbante de NiCr entre deux couches diélectriques de Si₃N₄ dans le premier revêtement diélectrique, et comporte une couche de TiOx dans le troisième revêtement diélectrique, en contact avec la deuxième couche d’argent.

Des transmissions lumineuses de 50% sont recherchées dans les exemples 1a, 1b, et 1c ; des transmissions lumineuses de 40% dans l’exemple 1d ; et des transmissions lumineuses de 60% dans l’exemple 1e.

Chaque exemple est comparé avec un empilement atteignant la même TL mais sans la couche absorbante.

Tableau 3	Couches	REF 1a	INV 1a	REF1b	INV 1b	REF 01c	INV 1c	REF 1d	INV 1d	REF 1e	INV 1e
Rev,	TiOx	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Diélectr,	Si₃N₄	33	6	33	6	31	5	30	6	31	11
	TiOx	-	20	-	20	-	17	-	21	-	15
	ZnO	5		5	-	5	-	5	-	5	0
Couche barrière	NiCr	0,7		0,2	-	0,2	-	0,2	-	0,7	-
Couche fonction.	Ag	13,8	20,9	13,3	20,3	11,1	18,0	11,7	18,9	13,4	19,6
Couche barrière	NiCr	0,5	0,4	0,5	-	0,5	-	1,8	0,2	0,2	-
Rev,,	ZnO	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Diélectr,	SnZnO	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
	Si₃N₄	68	65	69	65	61	63	63	66	61	66
	ZnO	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Couche barrière	NiCr	1,6	0,6	2,5	0,7	3,0	0,7	3,0	0,7	0,2	0,7
Couche fonction.	Ag	10,7	13,7	10,9	13,3	8,1	11,9	8,0	13,5	10,1	11,6
Couche barrière	NiCr	2,4	0,1	2,3	1,5	2,2	2,0	3,0	3,4	2,0	0,7
Rev,	ZnO	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Diélectr,	Si₃N₄	-	47	-	48	-	50	-	40	-	43
	NiCr	-	3,2		2,8	-	2,5	-	2,8		1,7
	Si₃N₄	20	7	40	6	50	5	15	14	5	8
Substrat (mm)	verre	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6

Dans le tableau 5 ci-dessous, on peut voir que la Sélectivité S est à chaque fois améliorée.

Exemple 2

Comme dans l’exemple précédent, l’empilement comporte une couche absorbante entre deux couches diélectriques de Si₃N₄ dans le premier revêtement diélectrique et comporte une couche de TiOx dans le troisième revêtement diélectrique, en contact avec la deuxième douche d’argent.

Dans cet exemple 2, une couche à haut indice (SiZr₂₇N) est ajoutée dans le premier revêtement diélectrique.

Les TL visées sont respectivement de, 40, 50 et 60%, dans les exemples 2a, 2b, et 2c.

Les exemples de réalisation sont comparés à des empilements de référence visant les mêmes TL et ne comportant ni couche TiOX, ni couche absorbante. Les empilements comparatifs comportent une couche à haut indice (SiZr₂₇N) dans le premier revêtement diélectrique.

Tableau 4	Couches	REF 2a	INV 2a	REF 2b	INV 2b	REF 2c	INV 2c
Rev.	TiOx	1	1	1	1	1	1
Diélectr.	Si₃N₄	32	6	34	9	32	7
	TiOx	-	19	-	19	-	22
	ZnO	5	0	5	0	5	0
Couche barrière	NiCr	1,2	0	1,0	0	0,7	0
Couche fonctionnelle	Ag	12,5	22,0	14,5	21,2	15,0	19,4
Couche barrière	NiCr	1,2	0,2	0	0,6	0,5	0,2
Rev.	ZnO	5	5	5	5	5	5
Diélectr.	SnZnO	10	10	10	10	10	10
	Si₃N₄	66	68	68	67	68	66
	ZnO	5	5	5	5	5	5
Couche barrière	NiCr	3,0	0,2	1,3	0,1	0,7	0,7
Couche fonctionnelle	Ag	8,0	19,0	12,3	16,3	14,3	13,5
Couche barrière	NiCr	3,0	0,3	2,9	0,1	2,3	0,4
Rev. Diélectr.	ZnO SiZr₂₇N Si₃N₄	5 6 -	5 32 6	5 13 -	5 25 16	5 17 -	5 20 10
	NiCr	-	4,9	-	3,6	-	2,2
	Si₃N₄	5	5	5	5	5	8
Substrat (mm)	verre	6	6	6	6	6	6

2. Propriétés optiques et Performances

Vitrage	g	S	TL	a*	b*	RL1	a*	b*	RL2	a*	b*	a* R2 60°	b* R2 60°
Ex 1
REF 1a	28,1	1,781	50,0	-5,2	-3,4	18,7	-0,4	-7,7	14,3	-6,2	-6,0	1,2	-10,0
INV 1a	24,6	1,996	49,0	-5,7	-2,5	8,3	-1,6	-0,2	15,8	-0,2	-4,9	2,2	-3,8
REF 1b	28,4	1,761	50,0	-3,8	-3,6	18,3	-0,8	-4,1	15,9	-5,8	-6,5	1,0	-10,0
INV 1b	24,9	1,981	49,4	-4,0	-1,5	8,5	-1,5	-2,2	16,0	-2,3	-4,6	1,2	-5,9
REF 1c	30,8	1,623	50,0	-2,0	-3,9	15,6	-4,9	-0,3	16,0	-7,6	-5,2	2,8	-9,9
INV 1c	26,5	1,881	49,8	-2,0	-2,0	8,8	-1,1	-5,2	15,9	-7,1	-4,8	1,4	-6,3
REF 1d	24,5	1,636	40,0	-4,0	-8,2	20,3	-3,0	0,6	12,5	-7,0	-5,7	1,2	-5,6
INV 1d	20,9	1,914	40,0	-3,9	-2,8	9,7	-2,5	-0,8	20,0	-5,7	-4,9	1,3	-5,8
REF 1e	34,4	1,744	60,0	-2,0	-2,9	19,2	-5,9	0,2	16,0	-6,6	1,0	1,0	-8,6
INV 1e	30,7	1,931	59,4	-2,0	0,1	11,0	-2,5	-0,4	15,9	-6,8	-4,6	2,9	-6,1
Ex 2
REF 2a	23,6	1,697	40,0	-6,0	-6,6	18,5	-0,2	-8,8	12,1	-6,4	-6,8	2,8	-10,0
INV 2a	19,1	2,068	39,6	-6,9	-2,2	8,8	-1,1	-0,4	21,7	-1,7	-4,9	1,2	-1,5
REF 2b	27,1	1,846	50,0	-6,0	-3,0	18,1	-1,2	-4,8	15,1	-5,7	-5,1	2,6	-8,6
INV 2b	23,7	2,069	49,0	-7,4	-2,0	8,4	-1,5	0,0	16,0	0,0	-4,8	2,5	-3,7
REF 2c	31,4	1,876	59,0	-4,5	-1,6	16,3	-2,6	-0,2	16,1	-5,2	-5,3	3,0	-7,9
INV 2c	29,6	1,992	59,0	-5,1	0,2	9,6	-3,2	0,0	13,5	0,0	-4,9	3,0	-7,9

Claims

Matériau comprenant un substrat revêtu d’un revêtement fonctionnel comprenant une alternance de uniquement deux couches fonctionnelles métalliques à base d’argent dénommées en partant du substrat première et deuxième couches fonctionnelles et de trois revêtements diélectriques dénommés en partant du substrat Di1, Di2 et Di3, 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 premier revêtement diélectrique Di1 situé en dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche absorbante située entre deux couches diélectriques, la couche absorbante étant choisie parmi :
- les couches à base d’un métal ou d’un alliage métallique,
- les couches de nitrure métallique, et
- les couches d’oxynitrure métallique ;
le ou les éléments métalliques tant choisis parmi le nickel, le chrome, le niobium, le vanadium, le titane, le tungstène, le palladium, l’acier inoxydable, le molybdène, le zirconium, le tantale et le zinc ;
- le troisième revêtement diélectrique Di3 situé au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la deuxième couche métallique fonctionnelle à base d’argent, cette couche d’oxyde de titane ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3 nm.
Matériau selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième revêtement diélectrique Di2 situé au-dessus de la première couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus et au contact de la première couche métallique fonctionnelle à base d’argent, cette couche d’oxyde de titane ayant une épaisseur supérieure ou égale à 3 nm.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la première ou deuxième couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur d’au moins 5 nm.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier revêtement diélectrique Di1 situé en dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche à haut indice de réfraction présentant un indice de réfraction mesuré à 550 nm supérieur à 2,20 et une épaisseur supérieure à 5 nm.
Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche haut indice est située entre la couche absorbante et la première couche fonctionnelle.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche absorbante est choisie parmi les couches métalliques à base de nickel et/ou de chrome et les couches à base de nitrure de titane.
Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que le deuxième revêtement diélectrique comprend en outre une couche à base d’oxyde d’étain, de préférence 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.
Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde d’étain présente une épaisseur :
- supérieure à 5 nm,
- inférieure à 40 nm.
Matériau selon l’une quelconque des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que la couche à haut indice de réfraction est choisie parmi les couches à base d’oxyde de titane et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium.
Matériau selon l’une quelconque des revendications 4 à 5 ou 9 caractérisé en ce que la couche à haut indice de réfraction autre que les couches à base d’oxyde de titane au contact des couches fonctionnelles a une épaisseur supérieure à 10 nm.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel comporte une ou plusieurs couches de blocage métalliques situées de préférence au contact et en dessous de la première et/ou de la deuxième couche fonctionnelle métallique.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé en-dessous de la première couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la première couche fonctionnelle ou séparée de la première couche fonctionnelle par une couche de blocage.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement diélectrique situé en-dessous de la deuxième couche fonctionnelle comprend une couche à base d’oxyde de zinc située au contact de la deuxième couche fonctionnelle ou séparée de la deuxième couche fonctionnelle par une couche de blocage.
Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il présente une transmission lumineuse comprise entre 20 et 70%, de préférence comprise entre 35 et 65%.
Vitrage comprenant matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 sous forme de vitrage multiple ou de vitrage feuilleté.