FR3152020A1 - Vitrage contrôle solaire et/ou bas émissif - Google Patents
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- 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
- C03C17/3639—Multilayers containing at least two functional metal layers
-
- 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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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 proche des revêtements fonctionnels à trois couches fonctionnelles, tout en conservant une excellente neutralité en couleur.
Description
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 ».
- 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 TLvisdans le visible du vitrage sur le facteur solaire FS du vitrage (S = TLvis/ 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.
- 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, 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 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 à égale à 3 nm, de préférence une épaisseur d’au moins 5 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 3,0 nm, de préférence supérieure à 5 nm.
L’invention convient pour tout matériaux présentant une transmission lumineuse supérieure à 40 %. L’invention est toutefois particulièrement adaptée pour les matériaux à haute transmission lumineuse.
La solution de l’invention consiste à utiliser une couche de blocage épaisse haut indice au contact de la deuxième couche fonctionnelle et une couche haut indice dans le premier revêtement diélectrique.
La solution de l’invention convient pour les matériaux dont l’empilement est destiné à être utilisé :
- tel que déposé, c’est à dire sans traitement thermique quel qu’il soit,
- traité au laser, c’est à dire que seul l’empilement est traité et non le substrat,
- traité thermiquement tel qu’une trempe.
- tel que déposé, c’est à dire sans traitement thermique quel qu’il soit,
- traité au laser, c’est à dire que seul l’empilement est traité et non le substrat,
- traité thermiquement tel qu’une trempe.
Le demandeur a découvert que l’utilisation d’une couche épaisse à haut indice au contact de la troisième couche fonctionnelle permet d’améliorer encore davantage la sélectivité sous réserve que cette couche soit épaisse, de préférence d’épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque l’on souhaite améliorer la sélectivité des vitrages à haute transmission lumineuse, c’est à dire de transmission lumineuse supérieure à 70 %. Une autre alternative à ce mode de réalisation peut être d’utiliser, en plus ou à la place de la couche à base d’oxyde de titane au contact de l’argent, une autre couche à haut indice de réfraction.
Le demandeur a également découvert que les propriétés mécaniques sont améliorées lorsque la couche de blocage épaisse à base d’oxyde de titane est combinée avec une couche à base d’oxyde d’étain.
L’invention présente également les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison :
- la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur d’au moins 5 nm,
- 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 ayant une épaisseur supérieure ou à égale à 3 nm, de préférence supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm,
- 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, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et/ou 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, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et/ou inférieure à 40 nm, voire inférieure à 30 nm,
- le troisième revêtement diélectrique Di3 situé au-dessus de la deuxième 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, cette couche est distincte de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent,
- le deuxième revêtement diélectrique Di2 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, de préférence supérieure à 10 nm, cette couche est distincte de l’éventuelle couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent,
- les couches à haut indice de réfraction sont choisies parmi les couches à base d’oxyde de titane, les couche d’oxyde de niobium et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium,
- les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 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 présente une transmission lumineuse supérieure à 70%, supérieure à 75 %, supérieure à 76 % ou supérieure à 78 %,
- le matériau présente une transmission lumineuse inférieure à 70%, de préférence comprise entre 30 et 50%.
- la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la deuxième couche fonctionnelle à base d’argent a une épaisseur d’au moins 5 nm,
- 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 ayant une épaisseur supérieure ou à égale à 3 nm, de préférence supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm,
- 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, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et/ou 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, située au-dessus et au contact de la couche à base d’oxyde de titane, cette couche à base d’oxyde d’étain présente généralement une épaisseur supérieure à 5 nm, voire supérieure à 10 nm et/ou inférieure à 40 nm, voire inférieure à 30 nm,
- le troisième revêtement diélectrique Di3 situé au-dessus de la deuxième 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, cette couche est distincte de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent,
- le deuxième revêtement diélectrique Di2 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, de préférence supérieure à 10 nm, cette couche est distincte de l’éventuelle couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent,
- les couches à haut indice de réfraction sont choisies parmi les couches à base d’oxyde de titane, les couche d’oxyde de niobium et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium,
- les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 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 présente une transmission lumineuse supérieure à 70%, supérieure à 75 %, supérieure à 76 % ou supérieure à 78 %,
- le matériau présente une transmission lumineuse inférieure à 70%, de préférence comprise entre 30 et 50%.
Avantageusement, les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 autres que les couches à base d’oxyde de titane au contact des couches fonctionnelles, ont une épaisseur supérieure à 10 nm.
Le demandeur a également découvert que l’utilisation de couches de blocage métalliques, situées en dessous et au contact de la première et/ou de la deuxième couche fonctionnelle à base d’argent, permet de renforcer les propriétés mécaniques. Cela se traduit par de meilleurs résultats aux tests EBT et TT-EBT. Cela permet également de régler l’optique plus facilement. Ce mode de réalisation convient mieux pour les vitrages à transmission lumineuse inférieure à 70 %, notamment de transmission lumineuse comprise entre 30 et 50 %.
En particulier, 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.
En particulier, 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.
La présente invention a également pour objet un vitrage comprenant un matériau tel que décrit ci-dessus, ledit vitrage pouvant être sous forme de vitrage multiple ou 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 TiOxsous 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 SixZryNzfont 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 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.
- 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 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.
- 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.
- 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.
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 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 | ||
| 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 les cas TL de 40 et 50 %, a*T est supérieur à -9. Pour les cas de 60%, a*T est supérieur à -7. Pour TL ≥70 %, a*T est supérieur à -4.
| 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 |
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.
Dans cette série d’exemple, les exemples selon l’invention comprennent un revêtement fonctionnel qui comporte une couche de TiOx dans le troisième revêtement diélectrique, en contact avec la deuxième couche d’argent, et une couche à haut indice dans le premier revêtement diélectrique.
Des transmissions lumineuses de 78,5%, 75%, 70%, 60%, 50% et 40% sont respectivement recherchées dans les exemples 1a, 1b, 1c, 1d, 1 e et 1f.
Chaque revêtement fonctionnel selon l’invention est comparé à un revêtement atteignant la même transmission lumineuse TL mais ne comportant ni couche TiOXen contact avec une couche d’argent, ni couche à haut indice dans le premier revêtement diélectrique (M1).
Le tableau 3 ci-dessous reprend les différents revêtements fonctionnels testés.
| Tableau 3 | Couches | REF_1a | INV 1a | REF_1b | INV 1b | REF_1c | INV 1c | REF_1d | INV 1d | REF1e | INV 1e | REF 1f | INV 1f |
| M3 : Rev. | TiOx (2) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| diélectrique | Si3N4 | 34 | 25 | 32 | 11 | 33 | 13 | 32 | 6 | 33 | 5 | 32 | 6 |
| SnZnO | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| ZnO (2) | 5 | - | 5 | - | 5 | - | 5 | - | 5 | - | 5 | ||
| TiOx (1) | - | 11 | - | 19 | - | 19 | - | 23 | - | 23 | - | 25 | |
| Couche bariière | NiCr | - | - | - | - | 0,7 | - | 0,7 | - | 0,7 | - | 1,2 | - |
| Couche fonctionnelle | Ag | 15,1 | 16,7 | 15.1 | 20,1 | 15,.1 | 17,8 | 14,1 | 17,7 | 13,8 | 17,5 | 12,7 | 15,1 |
| Couche barrière | NiCr | - | - | - | - | - | - | 1,0 | 0,6 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 2,0 |
| M2 : Rev. | ZnO (2) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| diélectrique | SnZnO | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Si3N4 | 68 | 71 | 65 | 73 | 65 | 70 | 66 | 71 | 68 | 65 | 64 | 67 | |
| ZnO (1) | 5 | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| ZnO (2) | - | - | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| Couche barrière | NiCr | - | - | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 1,6 | 1,3 | 3,0 | 2,9 |
| Couche fonctionnelle | Ag | 10,0 | 11,5 | 12,0 | 11,9 | 12,0 | 14,1 | 11,7 | 14,5 | 10,7 | 9,4 | 8,0 | 10,2 |
| Couche barrière | NiCr | - | - | - | - | 1,0 | 1,1 | 2,0 | 2,5 | 2,4 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| M1 : Rev. | ZnO (2) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| diélectrique | SiZrN | - | 18 | - | 19 | - | 17 | - | 18 | - | 3 | - | 35 |
| Si3N4 | 29 | 5 | 19 | 5 | 23 | 5 | 24 | 6 | 20 | 5 | 12 | 36 | |
| Substrat (mm) | verre | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
Comme dans la série d’exemple précédent, les revêtements fonctionnels selon l’invention comportent une couche de TiOx dans le troisième revêtement diélectrique, en contact avec la deuxième couche d’argent, et une couche à haut indice dans le premier revêtement diélectrique.
Dans cet exemple, les revêtements fonctionnels selon l’invention comportent, en plus, une couche haut indice dans le deuxième revêtement diélectrique.
Des transmissions lumineuses de 78,5 et 70% sont respectivement recherchées dans les exemples 2a et 2b.
Chaque revêtements fonctionnels selon l’invention est comparé à un revêtement fonctionnel atteignant la même TL mais ne comportant ni couche de TiOXen contact avec une couche d’argent, ni couche à haut indice.
Le tableau 4 ci-dessous reprend les différents revêtements fonctionnels testés.
| Tableau 4 | Couches | REF_2a | INV_2a | Ref 2b | INV 2b |
| Rev. | TiOx (2) | 1 | 1 | 1 | 1 |
| diélectrique | Si3N4 | 34 | 7 | 33 | 5 |
| SnZnO | - | - | - | 5 | |
| ZnO (1) | 5 | - | 5 | - | |
| TiOx (1) | - | 22 | - | 24,4 | |
| Couche barrière | NiCr | - | - | 0,7 | - |
| Couche fonctionnelle | Ag | 15,1 | 16,4 | 15,1 | 17,4 |
| Rev. | ZnO (2) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| diélectrique | SnZnO | 10 | 10 | 10 | 10 |
| TiOx (2) | - | - | - | 52 | |
| SiZrN | - | 41 | - | - | |
| Si3N4 | 68 | - | 65 | - | |
| ZnO (1) | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| Couche barrière | TiOx (2) NiCr | - - | - - | - 0,7 | 0,6 - |
| Couche fonctionnelle | Ag | 10,0 | 9,6 | 12,0 | 14,8 |
| Couche barrière | NiCr | - | - | 1,0 | - |
| Rev. | ZnO (2) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| diélectrique | SiZrN | - | 8 | - | - |
| TiOx (2) | - | - | - | 17 | |
| Si3N4 | 29 | 5 | 23 | 2 | |
| Substrat (mm) | verre | 6 | 6 | 6 | 6 |
Les revêtements suivants ont été développés pour être utilisés après avoir été soumis à un traitement thermique de type trempe. Les traitements thermiques sont réalisés au four NABER à une température de 650°C pendant 10 minutes.
| Tableau 5 |
g | s | TL | a* | b* | RL1 | a* | b* | RL2 | a* | b* | a*R2 60° |
b*R2 60° |
| Ex 1 | |||||||||||||
| REF_1a | 45,4 | 1,727 | 78,5 | -2,6 | 1,5 | 12,5 | -0,7 | -7,3 | 12,8 | -0,8 | -5,4 | 3,0 | -10,0 |
| Ex 1a | 43,8 | 1,792 | 78,5 | -3,1 | 1,6 | 12,4 | -1,0 | -4,0 | 12,8 | -0,5 | -3,1 | 3,5 | -10,0 |
| REF 1b | 41,2 | 1,796 | 74,0 | -2,7 | 1,6 | 15,1 | -1,0 | -6,9 | 14,9 | -3,4 | -4,1 | 3,0 | -10,1 |
| Ex 1b | 38,7 | 1,912 | 74,0 | -3,7 | 2,2 | 15,1 | -3,2 | -4,0 | 15,3 | 0,2 | -3,3 | 3,0 | -10,2 |
| REF 1c | 38,1 | 1,811 | 69,0 | -3,2 | 0,1 | 15,1 | -1,0 | -5,9 | 14,3 | -2,1 | -3,2 | 3,0 | -10,1 |
| Ex 1c | 35,7 | 1,935 | 69,0 | -3,8 | 0,7 | 15,0 | -1,0 | -4,0 | 14,7 | -1,6 | -3,4 | 3,0 | -10,0 |
| REF 1d | 32,8 | 1,798 | 59,0 | -4,4 | -2,4 | 15,3 | -0,7 | -6,5 | 14,4 | -6,6 | -5,6 | 3,0 | -10,0 |
| Ex 1d | 30,0 | 1,968 | 59,0 | -4,8 | -1,3 | 16,1 | -1,2 | -3,4 | 16,1 | -5,3 | -5,0 | 3,0 | -9,0 |
| REF 1e | 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 |
| Ex 1 e | 26,4 | 1,891 | 50,0 | -5,5 | -3,1 | 18,8 | -1,8 | -10,0 | 12,8 | 0,1 | -5,0 | 1,0 | -10,0 |
| REF 1f | 23,5 | 1,698 | 40,0 | -5,7 | -6,4 | 20,2 | -0,4 | -7,6 | 12,5 | -6,4 | -6,1 | 3,0 | -10,0 |
| Ex 1f | 22,3 | 1,794 | 40,0 | -4,9 | -5,7 | 20,0 | -0,5 | -8,7 | 17,4 | -5,9 | -4,8 | 3,0 | -10,0 |
| Ex 2 | |||||||||||||
| Ref 2a | 45,4 | 1,727 | 78,5 | -2,6 | 1,5 | 12,5 | -0,7 | -7,3 | 12,8 | -0,8 | -5,4 | 3,0 | -10,0 |
| INV 2a | 42,3 | 1,854 | 78,5 | -4,2 | 3,7 | 12,6 | -1,8 | -4,0 | 12,9 | -0,3 | -4,0 | 3,2 | -1,4 |
| Ref 2b | 38,1 | 1,811 | 69,0 | -3,2 | 0,1 | 15,1 | -1,0 | -5,9 | 14,3 | -2,1 | -3,2 | 3,0 | -10,1 |
| INV 2b | 36,3 | 1,899 | 69,0 | -4,5 | -2,1 | 15,0 | -1,0 | -4,7 | 14,2 | -4,6 | -1,9 | 3,0 | -9,9 |
Par rapport à un empilement de référence comportant la même TL, la présence d’une couche haut indice dans le premier revêtement diélectrique et d’une couche TiOx dans le troisième revêtement diélectrique, en contact avec la deuxième couche d’argent, permet d’améliorer significativement la sélectivité tout en restant dans la boite à couleur choisie, en transmission.
Claims (15)
- 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 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 à égale à 3 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 3,0 nm, de préférence supérieure à 5 nm. - Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche à base d’oxyde de titane située au-dessus de la 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 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 ayant une épaisseur supérieure ou à égale à 3 nm.
- Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que le deuxième revêtement diélectrique Di2 comprend en outre une couche à base d’étain, de préférence 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.
- 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 précédentes caractérisé en ce que le troisième revêtement diélectrique Di3 situé au-dessus de la deuxième 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, cette couche est distincte de la couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le deuxième revêtement diélectrique Di2 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, cette couche est distincte de l’éventuelle couche à base d’oxyde de titane au contact de la couche d’argent.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les couches à haut indice de réfraction sont choisies parmi les couches à base d’oxyde de titane, les couche d’oxyde de niobium et les couches à base de nitrure de silicium et de zirconium.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les couches d’indice de réfraction supérieur à 2,20 autres que les couches à base d’oxyde de titane au contact des couches fonctionnelles ont 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 supérieure à 70%.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il présente une transmission lumineuse inférieure à 70%, de préférence comprise entre 30 et 50%.
- Vitrage comprenant matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 sous forme de vitrage multiple ou de vitrage feuilleté.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2308532A Pending FR3152020A1 (fr) | 2023-08-07 | 2023-08-07 | Vitrage contrôle solaire et/ou bas émissif |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3152020A1 (fr) |
| WO (1) | WO2025031950A1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037380A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Glaverbel | Panneau vitre |
| WO2005115747A1 (fr) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Glaverbel | Vitrage de toit automobile |
| WO2006067102A2 (fr) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Glaverbel | Feuille de verre portant un empilage multi-couches |
| WO2008096089A2 (fr) | 2007-01-05 | 2008-08-14 | Saint-Gobain Glass France | Procede de depot de couche mince et produit obtenu |
| WO2009115595A1 (fr) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Agc Flat Glass Europe Sa | Vitrage revêtu de couches minces |
| WO2015185848A1 (fr) | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Saint-Gobain Glass France | Procédé d'obtention d'un substrat revêtu d'une couche fonctionnelle à l'aide d'une couche sacrificielle |
| FR3111890A1 (fr) * | 2020-06-24 | 2021-12-31 | Saint-Gobain Glass France | Materiau comportant un empilement a sous-couche dielectrique fine d’oxide a base de zinc et procede de depot de ce materiau |
-
2023
- 2023-08-07 FR FR2308532A patent/FR3152020A1/fr active Pending
-
2024
- 2024-08-01 WO PCT/EP2024/071920 patent/WO2025031950A1/fr unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037380A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Glaverbel | Panneau vitre |
| WO2005115747A1 (fr) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Glaverbel | Vitrage de toit automobile |
| WO2006067102A2 (fr) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Glaverbel | Feuille de verre portant un empilage multi-couches |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025031950A1 (fr) | 2025-02-13 |
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