KR20100097175A

KR20100097175A - 낮은 태양열 획득 계수, 향상된 화학적 및 기계적 특성을 갖는 저방사율 코팅 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100097175A
Application number: KR1020107013844A
Authority: KR
Inventors: 피터 마슈비츠; 키이스 그러브; 도미니크 코스터; 다니엘 데크로우페트
Original assignee: 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-09-02
Also published as: WO2009067263A1; AU2008326700B2; US20090136765A1; EP2231540A1; CN101925552A; BRPI0819822B1; US20110135955A1; BRPI0819822A2; JP2015221747A; RU2492150C2; HK1152289A1; US7901781B2; RU2010125110A; NZ586362A; EP2231540B1; MX2010005639A; CN101925552B; JP2011504450A; AU2008326700A1; US9067822B2

Abstract

본 발명은 저방사율 적층 구조를 제공하며, 상기 적층 구조는 낮은 태양열 획득 계수 (SHGC), 향상된 심미감, 기계적 및 화학적 내구성, 및 뜨임 처리 또는 열 강화에 대한 내성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 제1유전층; 제1결정핵 생성층; 제1Ag층; 제1배리어층; 제2유전층; 제2결정핵 생성층; 제2Ag층; 제2배리어층; 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공하고, 그러한 코팅을 기판 상에 증착하는 방법을 제공한다.

Description

낮은 태양열 획득 계수, 향상된 화학적 및 기계적 특성을 갖는 저방사율 코팅 및 이의 제조 방법{LOW EMISSIVITY COATING WITH LOW SOLAR HEAT GAIN COEFFICIENT, ENHANCED CHEMICAL AND MECHANICAL PROPERTIES AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 대체로 저방사율 ("low-e") 코팅에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낮은 태양열 획득 계수 (low SHGC) ("low-g") 및 유지 또는 향상된 기계적 및 화학적 내구성을 갖는 코팅에 관한 것이다.

동시 계류 중인 미국 출원 번호 11/648,913, 미국 출원 번호 11/431,915, 미국 가출원 번호 60/680,008, 미국 가출원 번호 60/736,876 및 미국 가출원 번호 60/750,782를 포함하여 본 명세서에 참조된 모든 미국 특허 및 특허 출원은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다. 충돌되는 경우에, 한정을 포함하여 본 명세서가 조절할 것이다.

투명 패널 또는 기판 상의 태양 조절 코팅은 적외선 (IR)은 차단하지만 가시광선의 통과는 허용하도록 만들어진다. 예를 들어, 건설 유리 및 자동차 창문 상의 높은 가시 투과율 (visible transmittance), 저방사율 코팅은 가열 및 냉각 비용과 같은 환경적 조절과 연관된 비용의 실질적 절감을 유도할 수 있다.

일반적으로 말하면, 높은 가시 투과율 및 저방사율을 제공하는 코팅은 전형적으로 투명 기판 및 광학 코팅을 포함하는 적층 구조 (stack)로 만들어진다. 상기 적층 구조는 반사방지 유전층들 사이에 배치되는 높은 IR 반사율 (reflectance) 및 낮은 투과도 (transmissivity)를 갖는 하나 이상의 얇은 금속층들을 포함한다. 이들 시스템은 복사열을 반사하여 태양 복사로부터 뿐만 아니라 냉기로부터 절연되도록 한다. 오늘날 사용되는 대부분의 저방사율 적층 구조는 투명한 유전체에 기초한다. 일반적으로, 유전층의 두께는 광 투과율이 높아지도록 (>60%), 내부 및 외부의 반사율을 감소시키도록 조정된다. IR 반사성 금속층은 실질적으로 은, 구리 또는 금과 같은 임의의 반사성 금속이 될 수 있다. 은 (Ag)은 비교적 중성색 (neutral color)이기 때문에 이러한 적용에 가장 흔하게 이용된다. 상기 반사방지 유전층은 일반적으로 가시 투과율을 향상시키도록 선택된 투명 물질이다.

통상의 저방사율 코팅은 일반적으로 상기 코팅이 "중성"색을 갖도록, 즉 근본적으로 무색이 되도록 하기 위해, 가시 스펙트럼을 통해 반사가 비교적 일정하게 유지되도록 한다. 그러나, 통상의 저방사율 코팅은 특정한 적용에 의해 심미적 (aesthetic) 및 다른 이유에 요구되는 최고의 반사색을 제공하지 못한다.

코팅된 기판의 바람직한 특성을 달성하기 위해, 다층 코팅의 각 층의 조성물 및 두께는 조심스럽게 선택되어야 한다. 예를 들면, Ag와 같은 IR 반사층의 두께는 조심스럽게 선택되어야 한다. Ag층의 방사율은 Ag 시트 저항이 감소함에 따라 감소되는 경향이 있다고 잘 알려져 있다. 따라서, 저방사율 Ag층을 얻기 위해서는 Ag층의 시트 저항은 가능한 낮아야 한다. 하지만, Ag층의 두께를 증가시키면 가시 투과율의 감소를 유발할 것이며, 그 결과 대체로 바람직하지 못한 색이 될 수 있다. 시트 저항 및 방사율을 증가시키지 않고 Ag층 두께를 감소시킴으로써 가시 투과율을 증가시킬 수 있는 것이 바람직할 것이다.

얇고 투명한 Ag 금속층은 습기 또는 젖은 조건하에서 대기 중의 클로라이드, 설파이드, 이산화황 등과 같은 다양한 부식제와 접촉하게 되면 부식의 영향을 받기 쉽다. Ag층을 보호하기 위해, 다양한 배리어층이 Ag 상에 증착될 수 있다. 하지만, 통상의 배리어층에 의해 제공되는 보호는 종종 부적합하다.

코팅된 유리는 상기 코팅이 상승 온도에 노출되는 여러 적용에서 사용된다. 예를 들어, 자동 세척식 부엌 오븐의 유리 창문 상의 코팅은 세척 주기 동안 예를 들어 480℃까지 종종 벗어나면서 120-230℃의 요리 온도까지 반복적으로 올라간다. 아울러, 코팅된 유리를 뜨임 처리 (tempered)하거나 구부렸을 때, 상기 코팅은 최대 수분까지 일정 시간 동안 대략 600℃ 이상의 온도로 유리와 함께 가열된다. 이러한 열 처리는 Ag 코팅의 광학적 특성을 비가역적으로 열화시킬 수 있다. 이러한 열화는 Ag 위와 아래의 층들을 가로질러 확산하는 산소에 의해 Ag가 산화함으로써 유발될 수 있다. 상기 열화는 유리로부터 이동하는 나트륨 (Na⁺)과 같은 알칼리 이온과 Ag의 반응에 의해 유발될 수도 있다. 상기 산소 또는 알칼리 이온의 확산은 Ag 위와 아래의 유전층의 열화 또는 구조적 변형에 의해 촉진되고 증폭될 수 있다. 코팅은 이러한 상승 온도를 잘 견딜 수 있어야 한다. 하지만, 적외선 반사 필름과 같은 Ag을 이용하는 이미 공지인 다층 코팅은 Ag 필름의 얼마간의 열화 없이는 그러한 온도를 종종 견딜 수 없다.

저방사율 코팅은 미국특허 4,749,397호 및 4,995,895호에 기재되어 있다. 은을 함유하는 진공 증착된 저방사율 코팅은 현재 창문 설계 (fenestration) 시장에서 판매되고 있다.

미국 특허 4,995,895호는 뜨임 처리된 (temperable) 저방사율 코팅을 보호하는데 유용한 헤이즈 감소 탑코트로서 산화 가능한 금속의 용도를 교시한다. 이 특허는 600℃ 이상의 온도에 노출함으로써 헤이즈를 감소시키는 방법에 관한 것이다.

금속, 금속 합금 및 산화금속 코팅은 코팅되는 물품의 일부 특성을 향상시키기 위해 저방사율 은 코팅에 적용되어 왔다. 미국 특허 4,995,895호는 유리 베이스에 적용되는 전체 층의 최외곽층으로서 증착되는 금속 또는 금속 합금층을 개시하고 있다. 상기 금속 또는 금속 합금층은 산화되어 반사방지 코팅으로서 작용한다. 미국 특허 4,749,397호는 금속 옥사이드층이 반사 방지층으로서 증착되는 방법을 개시한다. 반사방지층들 사이에 Ag층을 끼움으로써 광 투과를 최적화한다.

불행하게도, 광학 코팅은 스크래치에 의하거나 부식성 환경에의 노출에 의한 것을 포함하여 선적 및 취급시에 종종 손상된다. 은계 저방사율 코팅은 특히 부식 문제의 영향을 받기 쉽다. 현재 사용되는 대부분의 저방사율 적층 구조는 이러한 문제를 감소시키기 위해 저방사율의 박층 적층 구조 위 또는 내의 어딘가에 배리어층을 사용하고 있다. 얇은 배리어는 일반적으로 수증기, 산소 또는 다른 유체로부터 Ag층의 부식을 감소시키는 기능을 한다. 어떤 배리어층은 배리어층이 외곽층을 형성하는 경우 마찰을 작게 하거나 그들의 경도에 의하여 저방사율 적층 구조의 물리적 스크래치로부터의 손상을 감소시킨다.

강한 일사량 (sun load)을 갖는 영역 뿐만 아니라 준사막 (sub-desert) 지역에 대하여, 현재의 높은 투과율의 저방사율 제품은 이미 이점을 가져다 주지만, 열 및 광 부하 (light load)는 여전히 너무 높아 그러한 저방사율 생성물이 사용되는 집이나 빌딩의 내부에서의 열적 안정 또는 시각적 편안함을 극대화시킬 수는 없다.

낮은 광 투과율을 갖는 약간의 저방사율 적층 구조가 이용될 수 있지만, 그러한 생성물은 보통 적어도 하나의 다음과 같은 결점을 나타낸다: 심미적으로 덜 매력적이게 하는 높은 반사율 또는 열 부하를 조절하는 것을 부적절하게 하는 높은 차폐 계수.

상업적으로 거의 이용 가능하지 않은 저방사율 제품은 바람직한 광학적 특성 및 차폐 계수를 조합한다. 그것들은 여전히 가공 및 생산을 이상적으로 하기 위해 추가의 변형을 필요로 한다. 게다가, 그러한 저방사율 코팅은 절연 유리 단위로의 가공 및 저장시 별도의 주의를 필요로 하는 부드러운 코팅이다. 그러한 코팅의 현재의 기계적 및 화학적 내구성을 향상시키는 것이 바람직하다.

동일 코터 상에서 상이한 적층 구조 디자인을 제조하는 것은 상이한 디자인 간에 셋업 요구 조건이 항상 양립할 수 있는 것은 아니기 때문에 종종 문제를 나타낸다. 코터 레이아웃의 변형 및 시간의 단축을 요구하지 않으면서, 코터 상에서 동시에 제조될 수 있는 상이한 코팅을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

아울러, 안전성을 이유로 더 많은 유리는 파손된 경우에 찢어지는 것을 방지하고 기계적 강도를 향상시키기 위해 현재 열처리된 것이다. 이것은 특히 낮은 SHGC 제품의 경우에 특히 그러하다. 상기 코팅의 에너지 흡수의 증가는 코팅의 일부가 태양 광선에 노출되고, 또 코팅의 일부가 그늘진 곳에 있을 때 라이트 (lite) 상의 잠재적 열 응력을 증가시킨다. 전형적인 저방사율 코팅은 열 강화 또는 뜨임 처리를 견디도록 설계되지 않는다. 그러한 조건은 상기 코팅을 완전히 손상시켜 심미적인 매력을 망쳐 쓸모없게 할 수 있다.

따라서, 종래 기술에서 보여지는 다양한 문제점을 극복하기 위한 저방사율 코팅 적층 구조 (및 이들의 제조 방법)에 대한 필요성이 남아 있다. 특히, 유지 또는 증가된 심미적 매력 및 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내며, 원하는 경우 뜨임 처리 또는 열 강화될 수 있는 낮은 태양열 획득 계수를 갖는 저방사율 적층 구조에 대한 필요성이 있다. 아울러, 특정의 비표준 코터가 필요 없이도 적용될 수 적층 구조에 대한 필요성이 있다.

이전의 저방사율 코팅과 관련된 문제점들을 극복하기 위해, 본 발명은 심미적으로 매력적이며, 전형적인 저방사율 적층 구조와 화학적 및 기계적 내구성이 동등하거나 또는 보다 우수한 낮은 태양열 획득 계수를 갖는 적층 구조 (즉, low-g 적층 구조)를 얻을 수 있는 향상된 코팅을 제공한다. 아울러, 본 발명은 표준 생산법과 양립할 수 있는 생성물을 제공한다. 특히, 예를 들어 표준 코터에서 low-g 코터로 바꾸는 것은 배기하거나 (venting), 코터 레이아웃을 달리 변화시킬 것을 요구하지 않을 것이다. 게다가, 본 발명에 따라 코팅된 유리 기판은, 적층 구조 층 내의 열화 또는 코팅된 기판의 광학 특성의 열화를 유발하는 뜨임 처리 또는 열 강화를 하지 않고 또한 뜨임 처리 또는 열 강화 과정이 저방사율 코팅과 연관되어 사용될 때 일반적으로 보여지는 다른 문제점들을 유발하지 않고도 놀랍게도 뜨임 처리 또는 열 강화될 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 얇은 흡수층 (absorbing layer)을 도입하여 저방사율 적층 구조의 흡수를 증가시키거나 배리어층과 같은 다른 층의 흡수를 증가시킴으로써 종래에 알려진 저방사율 적층 구조에 나타난 단점들을 극복한다. 이와 같은 적층 구조의 흡수를 증가시키는 기법은 광 반사율을 증가시키지 않고 전체 광 투과율을 감소시킨다. 그렇게 증가된 광 반사율은 특히 빌딩 내부에 면하는 (facing) 판유리에 발생하면 종종 문제를 일으킨다.

흡수 물질 (absorbing material)의 적절한 선택은 코팅된 유리의 투과 색 (transmittance color)을 조절할 수도 있게 한다. 구현예에서, 흡수층이 적외선 반사층을 보호하는 배리어층과 상부 (overlying) 유전체 사이에 삽입될 수 있다. 다른 구현예에서, 배리어층 자체를 더욱 흡수성 있게 만들어 유사한 결과를 달성할 수 있다. 이러한 구현예에서, 상기 배리어층은 배리어층 및 흡수층으로서의 역할을 모두 수행하므로 본 발명에서는 "흡수 배리어 (absorbing barrier)"층이라고 한다. 적외선 반사층은 바람직하게는 은 (Ag)이지만, 제한없이 구리나 금 같은 임의의 반사성 물질일 수 있다. 따라서 한 측면에서, 본 발명은 기판 상의 저방사율 코팅을 제공하는데, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 제1유전층; 제1적외선 반사층; 제1흡수 배리어층; 제2유전층; 제2적외선 반사층; 제2흡수 배리어층; 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함한다. 구현예에서 선택적인 탑코트층이 이용되어 뜨임 처리 또는 열 처리된다. 바람직한 구현예에서, 결정핵 생성층 (nucleation layer)이 하나 또는 2개의 적외선 반사층 아래에 존재한다. 바람직한 구현예는 상기 적층 구조 배열 (stack configuration)을 가지지만, 본 발명은 2 이상의 적외선 반사층보다는 단일 적외선 반사층을 갖는 코팅도 제공한다. 따라서, 이러한 구현예는 제1유전층; 선택적으로 결정핵 생성층; 적외선 반사층; 흡수 배리어층; 제2 유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함할 것이다. 본 발명의 코팅은 기판 상으로 (onto) 상기 층들을 증착시킴으로써 형성된다. 바람직한 방법은 마그네트론 스퍼터링에 의한 증착을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 구현예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조로서, Ag층의 특성을 개선시키는 결정핵 생성층을 포함하는 적층 구조의 다른 구현예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 추가 구현예를 도시한다.
도 4은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 또 다른 추가 구현예를 도시한다.
도 5는 2개의 유리 기판, PVB층 및 본 발명에 따른 코팅을 포함하는, 자동차 또는 다른 차량에 사용되는 저방사율 적층 구조의 구현예를 도시한다.
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 low-g 흡수체로서 사용되기 적합한 일반적인 물질에 대한 광학 상수 데이터를 도시한다. 도 6a는 굴절률(n)에 관한 데이터를 제공하고, 도 6b는 흡광 계수(k)에 관한 데이터를 제공한다.
도 7은 SiAlO_xN_y의 2개의 화학량론 (stoichiometry)에 대한 굴절률 및 흡광 계수를 설명하는 그래픽 데이터를 제공한다.
도 8은 본 발명에 따른 low-g 적층 구조의 SiAlO_xN_y에 대한 바람직한 n 및 k 값을 설명하는 그래픽 데이터를 제공한다.
도 9는 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 다른 구현예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 추가 구현예를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 한 구현예를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조로서, Ag층의 특성을 개선시키는 결정핵 생성층을 포함하는 적층 구조의 또 다른 구현예를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 추가 구현예를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 낮은 SHGC 및 향상된 기계적 및/또는 화학적 내구성을 나타내는 심미적으로 매력적인 저방사율 적층 구조의 또 다른 추가 구현예를 도시한다.

다음의 상세한 설명에서, 참고 문헌은 본 발명이 수행될 수 있는 다양한 특정의 구현예가 된다. 이들 구현예는 당업자가 본 발명을 수행할 수 있도록 충분히 상세히 기재되었고, 다른 구현예가 적용될 수 있는 것으로 이해되며, 구조적 및 논리적인 변화는 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않을 것이다.

본 발명은 낮은 태양열 획득 계수 (SHGC)를 가지고, 심미적으로 매력적이며, 전형적인 저방사율 적층 구조와 동등하거나 또는 보다 우수한 화학적 및 기계적 내구성을 나타내는 저방사율 적층 구조를 얻을 수 있는 개선된 코팅을 제공한다. 더욱이, 본 발명은 표준 생산법과 양립할 수 있는 생성물을 제공한다. 특히, 예를 들어 표준 코터에서 low-g 코터로 바꾸는 것은 배기하거나 코터 레이아웃을 달리 변화시킬 것을 요구하지 않을 것이다. 아울러, 본 발명의 구현예에 따른 코팅된 유리 기판은 뜨임 처리 또는 열 강화 공정들이 저방사율 코팅과 연관되어 사용될 때 일반적으로 보여지는 문제점 없이 놀랍게도 뜨임 처리 또는 열 강화될 수 있다.

구현예에서, 본 발명은 하나 이상의 얇은 흡수층을 도입하여 적층 구조의 흡수를 증가시키거나 배리어층과 같은 다른 층의 흡수를 증가시킴으로써 (이에 의해 "흡수 배리어"층을 얻음) low-e 적층 구조의 바람직한 특성을 달성한다. 적층 구조의 흡수를 증가시키는 이러한 기법은 광 반사율을 증가시키지 않고 전체 광 투과율을 감소시킨다. 이렇게 증가된 광 반사율은 특히 빌딩 내부에 면하는 판유리에 발생할 때 종종 문제가 된다. 뜨임 처리에 대한 내성 (tolerance)은 유전층 또는 흡수 배리어층의 두께 또는 흡수 배리어층의 성질을 조정함으로써 향상될 수 있다.

한 측면에서, 본 발명은 기판 상에 하나 이상의 흡수층을 포함하는 코팅을 포함하는 저방사율 적층 구조를 제공한다. 상기 흡수층은 배리어층에 더하여 존재하는 층일 수 있다. 아니면, 배리어층은 흡수층으로도 작용하도록 변형되어 흡수 배리어층이 되어 별도의 흡수층 및 배리어층에 대한 필요를 없앨 수 있다. 상기 저방사율 적층 구조는 태양열 획득 계수 (SHGC)가 약 0.34 이하이고, 바람직하게는 약 0.31 이하인 것을 특징으로 한다. 어떤 구현예에서, 상기 low-e 적층 구조는 SHGC가 약 0.22 내지 약 0.25인 것을 특징으로 한다. 다양한 구현예에서, 상기 적층 구조는 약 42% 내지 약 46%의 광 투과율을 갖는다. 본 명세서에 기재된 어떤 구현예에서, 광 투과율은 약 62% 이하일 수 있다. 뜨임 처리시, 상기 투과율은 약 1-8% 상승한다. 어떤 구현예에서, 상기 적층 구조는 음의 (negative) a^* 및 음의 b^*의 투과 색을 갖는다. 또 다른 구현예에서, 상기 적층 구조는 음의 a^* 및 양의 (positive) b^*의 투과 색을 갖는다.

한 측면에서, 본 발명은 기판 상에 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 제1유전층; 제1적외선 반사층; 제1흡수 배리어층; 제2유전층; 제2적외선 반사층; 제2흡수 배리어층; 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다. 상기 제1 또는 제2흡수 배리어층 중 하나는 선택적인 것으로, 즉 이러한 흡수 배리어층 2개는 필요없다. 구현예에서 선택적인 탑코트층이 이용되어 뜨임 처리 또는 열 처리된다. 바람직한 구현예에서, 결정핵 생성층이 하나 이상의 적외선 반사층 아래에 존재한다.

상기 기판은 바람직하게는 유리이다. 바람직한 구현예에서, 상기 2개의 적외선 반사층은 Ag층이고, Ag1/Ag2의 비가 약 80% 이상으로 균형이 잘 잡혀 있다. 그러나 다른 구현예에서, 상기 비는 50%보다 낮을 수 있다. Ag층들의 균형을 잡음으로써 특히 공정의 관점에서 다양한 이점을 제공한다. 2개의 타깃이 대략 동일한 속도로 부식되기 때문에 조작지속기간 (campaign)의 길이는 최대화될 수 있다. 상기 제2Ag층 (Ag2)이 제1Ag층 (Ag1)보다 훨씬 두꺼운 경우, 예를 들어 코터는 상기 조작지속기간에서 초기에 배기되어야 하며, 이는 제조 비용면에서 매우 부정적인 영향력을 가진다. 상기에 기재한 바와 같이, 본 발명은 2개 이상의 Ag층보다는 단일 Ag층을 가지는 코팅도 제공한다.

상기 흡수층은 별도의 층으로 존재할 때 바람직하게는 상기 Ag층을 보호하는 배리어와 상부 유전체 사이에 삽입된다. 상기 흡수 물질은 금속, 합금, 실리사이드, 흡수성 옥사이드 (absorbing oxide), 흡수성 회색 금속, 나이트라이드 또는 바람직한 효과를 달성하는 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 물질은 제한없이 Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrO_x, Cr, Zr, Mo, W 및 ZrSi, 니켈 또는 크롬 합금 및 전이 금속, 이들의 실리사이드 및 알루미나이드 뿐만 아니라 나이트라이드, 서브나이트라이드 및 서브옥사이드를 포함한다. 바람직한 뜨임 처리 및 비뜨임 처리 구현예에서, 상기 흡수 물질은 NiCr을 포함한다. 뜨임 처리되지 않는 어떤 구현예에서, Ti는 흡수 물질로도 역할을 한다.

흡수 물질의 적절한 선택은 또한 당업자가 코팅된 유리의 투과 색을 조절할 수 있게 한다. 중성 색 (음의 및 잘 균형 잡힌 a^* 및 b^* 가 바람직한데, 이는 투과율 및 유리측 반사율에 대해 +2 보다 낮은 음의 a^*값 및 b^* 값인 것이 최소 요건임)은 강렬한 초록빛 또는 노란빛 색조보다 심미적으로 더 매력적이다. 중성 투과율 (neutral transmittance)은 유리를 수용하는 절연 유리 단위 (IGU)가 되도록 하는 보정 색 (correct color)을 최대화하기 때문에 매우 바람직하다. 본 발명은 원한다면 푸르스름한 색조를 얻는 것도 가능하도록 한다.

따라서, low-g 디자인에서의 특정 물질은 low-e 코팅의 투과를 낮추고, 적층 구조 색이 바람직한 색으로 조정되도록 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 뜨임 처리된 코팅의 경우에 있어서, 바람직한 물질은 얇은 필름 적층 구조 내에서 열적으로도 안정하다. 상기에 언급된 흡수 물질의 대안으로서 많은 다른 물질이 사용될 수 있다. 그러한 물질은 이러한 투과를 저하시키는 기능을 수행하는데 적합한 굴절률 (n) 및 흡광 계수 (k)의 범위에 의해 정의될 수 있는 것들이다. 뜨임 처리된 low-g 디자인에서, 상기 흡수층은 추가의 열적 안정 특성뿐만 아니라, 적절한 광학 특성을 가질 것이다.

별도의 흡수층이 이용되지 않으면 흡수 증가를 달성하기 위하여 하나 이상의 배리어층이 변형되어 전술한 바람직한 광학 특성과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 이러한 변형은 바람직하게는 하기 그래프에 나타낸 바와 같이 상기 층 내의 가스 농도 (gas level)를 변경하는 것을 포함한다. 이 그래프는 스퍼터 전력 (킬로와트)에 대한 NiCrOx 산소 유량과 NiCrOx 흡광 계수 (k) 사이의 관계를 보여 준다. 두 번째 y 배율 (scale)은 또한 주어진 NiCrOx가 본 명세서에 기재된 2중의 은 low-e 적층 구조 내에 사용될 때의 TY 또는 SHGC를 보여준다.

NiCrO_x 비는 바람직하게는 DC 전력으로 실행되는 2379mm 길이의 스퍼터링 타깃에 기초한다. 전력은 전형적으로 15 내지 45kw 범위 내이다. 아르곤 유량은 300sccm이다.

본 출원에 전체가 참조로서 병합되는 미국 특허 6,416,872호는 패브리-페롯 (Fabry-Perot) 타입의 얇은 필름 적층 구조 (금속/유전체/금속)를 포함하는 태양 조절 (solar control) 디자인의 사용에 대해 언급하고 있다. 금속 중 하나는 적외선 반사 물질 (은)이고, 하나는 광학적 흡수 물질이다. 상기 광학적 흡수 물질은 적합한 광학 상수의 범위에 의해 표시된다. 본 발명의 구현예는 유사하게 패브리-페롯 적층 구조를 포함하지만, 금속/금속/유전체/금속/금속, 또는 보다 구체적으로는 금속/얇은 서브옥사이드 흡수체(배리어)/금속/유전체/금속/얇은 서브옥사이드 흡수체(배리어)/금속의 일반적인 층 구조를 포함한다. 이들 경우 각각에서, 금속/금속 쌍의 하나의 금속은 바람직하게는 적외선 반사 금속이고, 다른 하나는 바람직하게는 흡수 금속 물질이다. low-g 흡수 금속성 물질은 미국 특허 6,416,872호에 기재되어 있는 것과 유사하게 광학 상수 범위에 의해 표시될 수 있다. low-g 흡수체로서 광학적으로 적합한 일반적인 물질에 대한 광학 상수는 도 6a 및 6b에 플롯되어 있다. 도 6a에 나타낸 데이터에 기초하여, 550㎚ 파장에서의 바람직한 굴절률의 범위는 도시된 금속성 흡수체에 대해 약 1 내지 약 5.5이다. 도 6b에 나타낸 데이터에 기초하여, 550㎚ 파장에서의 흡광 계수 범위는 도시된 금속성 흡수체에 대해 약 1.75 내지 4.5이다. 적합한 물질의 범위를 한정하는데 도움을 주는데 사용될 수 있는 추가의 파라미터는 550㎚에서 양의 기울기를 갖는 인덱스 플롯 (index plot)의 파라미터이다. 이러한 특징은 유사하게 플롯하는 경우 일반적으로 550㎚에서 음의 기울기를 갖는 서브옥사이드 및 나이트라이드와 금속성 물질을 구분한다.

본 발명의 구현예에서, 별도의 층으로 존재할 때 흡수층은 적층 구조에서 매우 특정한 위치에 도입된다. 이것은 코팅된 유리의 제조 및 가공시 중요한 다른 특성, 특히 전체적인 내구성 및 생산의 용이성을 최적화하는 것이다.

존재할 경우 흡수층 각각은 바람직하게 약 0.1㎚ 내지 약 8㎚의 두께를 갖는다. 2개의 흡수층이 포함되는 경우, 제1흡수층은 바람직하게는 제2흡수층보다 더 두껍다. 상기 제1흡수층은 바람직하게는 약 1㎚ 내지 약 6㎚, 보다 바람직하게는 1.5㎚ 내지 약 5㎚의 두께를 갖는다. 상기 제2흡수층은 바람직하게는 약 0.1㎚ 내지 약 5㎚, 보다 바람직하게는 약 0.1㎚ 내지 약 4㎚의 두께를 갖는다. 다른 구현예에서, 상기 제1흡수층은 약 3㎚의 두께를 갖는다. 또 다른 구현예에서, 상기 제2흡수층은 약 0.5㎚의 두께를 갖는다. 또 다른 구현예에서는, 상기 제1흡수층은 약 3.6㎚의 두께를 갖는다. 또 다른 구현예에서, 상기 제2흡수층은 약 0.1㎚의 두께를 갖는다. 전술한 두께 범위는 별도의 흡수층 및 배리어층 대신에 상기 층들이 사용될 때 흡수 배리어층에 유사하게 적합하다.

배리어층 (별도의 층이든 흡수 배리어층이든)은 그 상부 (top)에 유전체를 스퍼터링할 때 플라스마의 공격에 대해 Ag층을 보호한다. 이는 또한 O₂, O, H₂O 및 Na+ 같은 공격적인 화학종의 확산을 조절하여 화학적 내구성을 개선한다. 바람직한 구현예예에서 배리어는 투명하다. 배리어는 제한없이 NiCr, NiCrOx, TiOx, NiCrNxOy, NiCrNx, Ti 또는 다른 금속이나 금속들, 또는 그들의 서브나이트라이드 또는 서브옥사이드를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어는 NiCrOx이다. 이러한 층, 특히 제1 [즉 하부(bottom)] NiCrOx 층 내에는 대략 15 내지 60 원자 퍼센트 산소가 포함될 수 있다. 바람직하게 원자 퍼센트 산소는 20% 내지 55%이다. 제1NiCrOx층이 약 20 원자 퍼센트 산소를 함유할 때 본 발명의 뜨임 처리된 버전 (temperable version)의 열 내구성이 개선되었다. 바람직한 구현예에서 (특히 증가된 흡수 특성도 갖기 위해 배리어가 변형될 때), 배리어는 NiCrOx를 포함하고, 은 위에 스퍼터된 얇은 보호층이며, 평면 타깃으로부터 증착된다. 이는 아르곤-산소 혼합물 내에서 스퍼터되는 것이 바람직하다. 산소 유량 (sccm)에 대한 전력은 스퍼터된 NiCrOx 내의 산화를 추정하는데 이용되는 바람직한 방법이다. 완전히 산화된 NiCrOx에 사용되는 비는 10:1이다. 본 발명에 따른 어떤 코팅에 사용되는 비는 바람직하게는 7.5:1 내지 8.0:1로 변한다.

다른 바람직한 구현예에서, NiCr 흡수 배리어가 이용된다. 유사하게, 얇은 보호층이 은 위에 바람직하게 스퍼터되고 DC 평면 타깃으로부터 증착된다. 이러한 구현예에서, 상기 NiCr층 (또는 층들)은 아르곤 내에서만 스퍼터된다. 이러한 NiCr층은 이웃하는 음극으로부터 가스 누화 (crosstalk)에 의해 야기될 수 있는 것과 같은 의도되지 않은 불순물을 제외하고는 완전히 금속성이다.

바람직한 구현예에서, 유전층들은 각각 옥사이드, 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드를 독립적으로 포함한다. 유전층이 옥사이드를 포함하는 경우, 상기 옥사이드는 바람직하게 Ti, Zn, Sn, ZnSn 합금 또는 Bi 타깃으로부터 스퍼터된다. 상기 옥사이드는 Nb₂O₅를 포함할 수 있다. 상기 옥사이드는 Al 또는 B, 또는 이와 유사한 원소와 같은 원소를 약 20wt% 이하 포함할 수 있고, 바람직하게는 약 10wt% 이하 포함할 수 있다. 이들 도판트 (dopants)는 일반적으로 실리콘 코터 타깃이 전도성을 갖도록 하는데 사용된다. 유전층이 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드를 포함하는 경우, 상기 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드는 Si, SiAl, SiB, SiZr의 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드, 또는 바람직한 효과를 달성하는 다른 적합한 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드가 될 수 있다. 마찬가지로, 상기 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드는 코터 타깃이 전도성을 갖도록 하기 위해 Al 또는 B, 또는 이와 유사한 원소를 약 20 wt%, 바람직하게는 약 10wt% 이하 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서 유전체는 SiAlO_xN_y이고, 실리콘/10 중량% 알루미늄 회전가능한 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 반응성 가스는 약 90% 질소 유량 및 10% 산소인 것이 바람직하다. 층에서 층까지 및 생산 실행 (production run)에서 생산 실행까지 화학량론적인 변화가 일어나지만, 상기 물질들은 아화학량론적 (sub-stoichiometric)인 것이 바람직하다. 바람직한 구현예에서, SiAl이 충분히 반응된 옥시-나이트라이드에 도달하기에 불충분한 질소 및 산소가 스퍼터링 가스 내에 존재한다. 어떤 구현예에서, 상기 층 내의 원자 비는 대략 Si₄O₀ _.4N₅이다.

3개의 주요한 유전체가 이용되는 바람직한 구현예에서, 유전층 중 하나 이상은 아화학량론적 상태에 있다. 보다 바람직하게, 모든 3개의 이러한 유전체 (예를 들어, SiAlO_xN_y)는 아화학량론적 상태에 있다. 이러한 아화학량론적 층들을 사용하여 다양한 이점들이 달성될 수 있다. 예를 들면:

1. SiAl 스퍼터 타깃으로부터의 증착 속도는 타깃 표면 화학이 아화학량론적이라면 더 높다. 실리콘 리치 (rich) 표면에 대한 스퍼터 수율은 더욱 질화된 실리콘으로 구성된 표면에 대한 스퍼터 수율보다 더 높다. 보다 높은 증착 속도는 코터를 보다 높은 속도로 가동되게 하는데 유리하며, 보다 경제적이다.

2. 아화학량론적 나이트라이드의 높은 굴절률은 유전층이 동일한 광학 두께에 대하여 보다 낮은 물리적 두께를 갖도록 한다. 타깃 물질은 아화학량론적 층들이 증착될 때 덜 소비되고, 이는 다시 코터가 보다 효율적으로 가동되도록 한다.

3. 보다 높은 굴절률의 유전체는 low-e 적층 구조 디자인의 광학 특징에서 보다 큰 유동성을 허용한다. 투과 및 반사를 위해 바람직한 색은 낮은 굴절률의 화학량론적 물질을 사용하여 달성될 수 있는 것보다 높은 굴절률의 유전체를 사용하여 보다 용이하게 달성될 수 있다.

4. 아화학량론적 층들은 화학량론적 유전체보다 더 우수한 화학적 배리어 특성을 갖는 경향이 있다. 이는 화학적으로 보다 안정하고, 내부식성인 low-e 적층 구조를 허용한다. 부식성의 화학 물질은 취약한 은 층들에 덜 도달할 것이다.

5. 아화학량론적 유전체의 광학 흡수는 low-g 적층 구조의 투과를 감소시키고, 태양열 획득 계수를 증가시키는데 도움이 된다. 아화학량론적 유전체는 가시광선에서 광학적으로 흡수하고, 적외선에서 보다 투명한 경항이 있다. 따라서 이들 물질은 가시 투과를 감소시키지만, 은 층들의 적외선 반사 특성을 간섭하는 경향이 없다.

금속 흡수체 층들은 가시광선 및 적외선 모두에서 광학적으로 흡수한다. 금속성 물질이 low-g 생성물에서 투과를 감소시키는데 사용되는 경우, 가시 투과 및 적외선 반사 모두 감소한다. low-e 생성물은 가능한한 높은 적외 반사를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 이점은 low-e 적층 구조에서 사용될 수 있는 아화학량론적 옥사이드, 옥시-나이트라이드 및 나이트라이드에서 발생하는 경향이 있다.

본 발명에 따른 적층 구조에서 바람직한 유전체에 사용되는 실리콘 대 알루미늄의 비는 10wt% Al이다. 다른 Si:Al 비가 사용될 수 있다. 어떤 구현예에서는, Si, O 및 N의 원자 비는 대략 Si₄O₀ _.4N₅이다. 상부 실리콘 옥시나이트라이드 유전체는 광학 간섭층으로서의 기본적인 기능을 갖고, 은의 반사방지에 기여한다. 그러나 상기 물질은 부분적으로 이의 배리어 특성 및 경도를 위해 선택되고, 이는 기계적 및 화학적으로 둘 다 은의 보호에 기여한다.

도 7은 실리콘 옥시-나이트라이드에 대한 굴절률 및 흡광 계수를 도시한다. 그래프 상에 플롯된 상기 굴절률 및 흡광 계수는 SiAlO_xN_y의 2개의 화학량론을 보여준다. 이들은 low-g 코팅에 적합한 대략적인 SiAlO_xN_y 화학량론 상한 및 하한을 나타낸다. 바람직한 구현예에 대한 화학량론은 일반적으로 이들 2개의 극단 사이에 해당할 것이다. 도 8은 low-g 적층 구조에서 SiAlO_xN_y에 대한 대략적인 바람직한 n 및 k값을 도시한다.

바람직한 구현예에서, 상기 유전체는 550㎚에서의 굴절률이 약 1.8 내지 약 2.5 사이, 보다 바람직하게는 약 2.1 내지 약 2.3 사이이다. 특히, 바람직한 구현예에서 상부 유전체는 하부 또는 중간 유전체보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, 상부 유전체는 약 1.8 내지 약 2.3 사이의 굴절률을 가지고, 하부 또는 중간 유전체는 약 2.0 내지 약 2.5 사이의 굴절률을 갖는다. 바람직한 구현예에서, 상기 유전체는 550㎚에서의 흡광 계수가 약 0 내지 약 0.05 사이, 보다 바람직하게는 약 0.01 내지 약 0.02 사이이다.

바람직한 구현예에서, 상기 코팅은 제1유전층 및 제1Ag층의 사이에 결정핵 생성층을 추가로 포함한다. 다른 바람직한 구현예에서, 상기 코팅은 제2유전층 및 제2Ag층의 사이에 제2결정핵 생성층을 추가로 포함한다. 상기 결정핵 생성층은 상기 Ag층의 특성을 개선시키고, 일반적으로 특별한 제한없이 Al, Sn 또는 이들의 조합과 같은 다른 원소를 약 15wt% 이하 갖는 Zn 옥사이드에 기초한다. 바람직한 구현예에서, ZnO를 증착하는데 사용되는 스퍼터링 타깃은 약 1.5% Al을 함유하여 ZnAlO_x인 층을 얻는다. 이 물질은 바람직하게는 아연/1.5 중량% 알루미늄 회전가능한 또는 평면 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 스퍼터링 가스는 바람직하게는 아르곤 및 옥사이드가 충분히 산화된 상태로 증착되기에 충분한 산소로 이루어진다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 은에 대한 결정핵 생성층은 low-e 특허 문헌에 일반적으로 기재된다. 본 발명의 구현예에서 결정핵 생성층은 바람직하게는 약 2nm 내지 약 12nm 사이의 두께이다. 바람직한 구현예에서 하부 결정핵 생성층은 상부 결정핵 생성층보다 두껍고, 이들 두 층 사이의 비는 약 1.2 대 약 2.0 이다. 이 배열은 특히 하기 열 처리 또는 뜨임 처리 후에 내구성을 개선한다.

바람직한 구현예에서, 적외선 반사층은 Ag를 포함하고 순수한 아르곤 내에서 스퍼터된다. 또한, 소량의 산소가 첨가될 수 있다. 산소는 특히 열 처리 또는 뜨임 처리되는 구현예에서 기계적 내구성에 도움을 준다.

상기 선택적 탑코트가 포함되는 경우, 화학적 및/또는 기계적 안정성에 대해 긍정적인 영향을 가질 수 있다. 상기 탑코트는 C, SiSn, ZrSi, SiSnO₂ 또는 실리사이드를 특별한 제한없이 포함할 수 있다. 이러한 명명은 화학량론 또는 다른 원소의 원자 비를 가리키고자 하는 것이 아님에 유의해야 한다. 예를 들어, ZiSi는 Zr at%가 0 내지 100%로 달라서 층이 등급별로 나뉠 수 있는 스퍼터된 물질이다. 이러한 층은 가열시 산화될 수 있다. 상기 탑코트는 일반적으로 아래에 있는 (underlying) 유전체와 비교해 대조적인 성질을 갖는다. 상기 유전체가 옥사이드인 경우, 상기 탑코트는 바람직하게 상기한 물질 중 하나이거나, SiN 또는 Si_xAl_yN_zO_c와 같은 나이트라이드 또는 옥시나이트라이드이다. 이와는 달리, 유전체가 나이트라이드 또는 옥시나이트라이드인 경우, 상기 탑코트는 위에 개시된 것으로부터 선택되거나, 또는 옥사이드 (예를 들어, 본 명세서에 자세히 기술되어 있는 정확한 화학량론적 비율로 제한되는 것은 아니나, ZrO₂, ZrSiO₂, SnO₂ 또는 ZrO_xN_y, TiO₂ 또는 다른 유사 물질)가 될 수 있다. 바람직한 탑코트는 탄소이고, 제조시 뜨임 처리된 생성물에 바람직하게 사용된다. 이러한 코팅은 일반적으로 스퍼터되는 것으로, 약 4-8㎚의 두께이고 트임 처리 공정에서 번오프되는 것이 바람직하다. 바람직한 구현예는 대략 3-5mm 두께의 스퍼터된 탄소 탑코트를 최외곽층으로 이용한다. 이 물질은 바람직하게는 아르곤 내에서 DC 마그네트론 스퍼터된다.

바람직한 구현예에서, 본 발명은 기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 약 25㎚ 이하, 바람직하게는 약 23㎚ 이하의 두께를 갖는 제1유전층; 약 8㎚ 내지 약 15㎚ 두께를 갖는 제1Ag층; 약 0.1㎚ 내지 약 4㎚ 두께를 갖는 제1흡수 배리어층; 약 40㎚ 내지 약 75㎚ 두께를 갖는 제2유전층; 약 8㎚ 내지 약 15㎚ 두께를 갖는 제2Ag층; 약 0.1㎚ 내지 약 4㎚ 두께를 갖는 제2흡수 배리어층; 약 10㎚ 내지 약 40㎚ 두께를 갖는 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다. 추가 구현예에서, 상기 코팅은 상기 제1유전층과 제1Ag층 사이에 결정핵 생성층을 포함하며, 상기 결정핵 생성층은 약 4㎚ 내지 약 12㎚의 두께를 가진다. 또 다른 추가 구현예에서, 상기 코팅은 상기 제2유전층과 제2Ag층 사이에 제2결정핵 생성층을 포함하며, 상기 제2결정핵 생성층은 약 2㎚ 내지 약 8㎚의 두께를 가진다. 약 23㎚의 두께를 갖는 제1유전층을 가지는 적층 구조는 특히 뜨임 처리에 적합하다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명은 기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 SiAlO_xN_y를 포함하는 제1유전층; ZnAlO_x를 포함하는 제1결정핵 생성층; Ag를 포함하는 제1적외선 반사층; NiCr를 포함하는 제1흡수 배리어층; SiAlO_xN_y를 포함하는 제2유전층; ZnAlO_x를 포함하는 제2결정핵 생성층; Ag를 포함하는 제2적외선 반사층; NiCr를 포함하는 제2흡수 배리어층; SiAlO_xN_y를 포함하는 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명은 기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 SiAlO_xNy를 포함하고 약 25nm 이하, 바람직하게는 약 23nm 이하의 두께를 갖는 제1유전층; ZnAlO_x를 포함하고 약 4nm 내지 약 12nm의 두께를 갖는 제1결정핵 생성층; 약 8nm 내지 약 15nm의 두께를 갖는 제1Ag층; NiCr를 포함하고 약 0.1nm 내지 약 4nm의 두께를 갖는 제1흡수 배리어층; SiAlO_xN_y를 포함하고 약 40nm 내지 약 80nm의 두께를 갖는 제2유전층; ZnAlO_x를 포함하고 약 2nm 내지 약 8nm의 두께를 갖는 제2결정핵 생성층; 약 8nm 내지 약 15nm의 두께를 갖는 제2Ag층; NiCr를 포함하고 약 0.1nm 내지 약 4nm의 두께를 갖는 제2흡수 배리어층; SiAlO_xN_y를 포함하고 약 10nm 내지 약 40nm의 두께를 갖는 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다. 다른 구현예에서, 흡수 배리어층은 NiCrO_x를 포함한다. 약 23nm 두께의 제1유전층을 갖는 적층 구조가 뜨임 처리에 특히 적합하다.

한 구현예에서, 본 발명은 기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 SiAl_xN_yO_w을 포함하며, 두께가 약 3㎚ 내지 약 25㎚인 제1유전층; ZnAl_yO_x을 포함하며, 두께가 약 4㎚ 내지 약 12㎚인 제1결정핵 생성층; 두께가 약 8㎚ 내지 약 12㎚인 제1Ag층; NiCrO_x을 포함하며, 두께가 약 1㎚ 내지 약 4㎚인 제1배리어층; NiCr을 포함하며, 두께가 약 1.5㎚ 내지 약 4㎚인 제1흡수층; SiAl_xN_yO_w을 포함하며, 두께가 약 55㎚ 내지 약 75㎚인 제2유전층; ZnAlO_x을 포함하며, 두께가 약 3㎚ 내지 약 10㎚인 제2결정핵 생성층; 두께가 약 10㎚ 내지 약 15㎚인 제2Ag층; 선택적으로 NiCrO_x을 포함하며, 두께가 약 2㎚ 내지 약 4㎚인 제2배리어층; NiCr을 포함하며, 두께가 약 0.7㎚ 내지 약 2.2㎚인 제2흡수층; SiAl_xN_yO_w을 포함하며, 두께가 약 24㎚ 내지 약 40㎚인 제3유전층; 및 선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다. 구현예에서, 상기 제2흡수층이 제2Ag층 상에 직접 증착되도록, NiCrO_x을 포함하는 제2배리어층은 존재하지 않는다. 상기 기재된 구현예에서, 제2흡수층 내의 NiCr 금속 대신에, 코스퍼터된 NiCr 및 크롬, NiCr/Cr 2층 또는 임의의 흡수성 회색 금속 또는 합금이 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로, 임의의 Ni:Cr 비를 포함하는 니크롬 합금, Ni:Cr 비가 등급별로 나뉘어진 NiCr층, 질소와 반응하여 NiCrN_x를 형성하는 NiCr층 및 NiCr/NiCr을 포함하는 이중층 광학 흡수체를 특별한 제한없이 포함하며, 상기 모든 금속은 임의 비의 Ni 및 Cr가 될 수 있다.

추가 구현예에서, 본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이 예를 들어 기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅이 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 제1유전층; 제1결정핵 생성층; 제1Ag층; 제1배리어층; 제1광학 흡수층; 제2유전층; 제2결정핵 생성층; 제2Ag층; 제2광학 흡수층; 제3유전층; 및 선택적으로 바람직하게는 내스크래치성인 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅을 제공한다. 층 두께는 본 명세서에 기재된 바와 같다. 다른 구현예에서, 도 10에 도시된 바와 같이 예를 들면, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로 SiAlO_xN_y/ZnO/Ag/NiCrO_x/NiCr 금속/SiAlO_xN_y/ZnO/Ag/NiCr 금속/SiAlO_xN_y/선택적 탑코트를 포함한다. 따라서, 이 구현예에서는, 제2NiCr 금속 흡수층은 제2Ag층 상에 직접 증착된다. 이 구현예는 적층 구조 층들에서 또는 코팅된 기판의 광학 특성에서의 열화를 일으키거나, 뜨임 처리 또는 열 강화 공정이 저방사율 코팅과 연관되어 사용될 때 일반적으로 보이는 다른 결점을 일으키는 뜨임 처리 또는 열 강화하지 않고도 뜨임 처리 또는 열 강화될 수 있다. 개선된 뜨임 처리성 (temperability) 뿐만 아니라, 이러한 배열 (제2흡수층이 제2Ag층 상에 직접 증착)은 개선된 기계적 내구성을 나타낸다. 또한, 이 구현예로 색을 바람직한 설정값으로 조정하는 것이 보다 용이하다는 것이 주목된다. 제2흡수층에서 NiCr 금속 대신에, 코스퍼터된 NiCr 및 크롬, NiCr/Cr 2층 또는 임의의 흡수성 회색 금속 또는 합금이 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로, 임의의 Ni:Cr 비를 포함하는 니크롬 합금, Ni:Cr 비가 등급별로 나뉘어진 NiCr층, 질소와 반응하여 NiCrN_x를 형성하는 NiCr층 및 NiCr/NiCr을 포함하는 이중층 광학 흡수체를 특별한 제한없이 포함하며, 상기 모든 금속은 임의 비의 Ni 및 Cr이 될 수 있다.

본 발명은 또한 하나 이상의 흡수층 (이는 기재된대로 별도의 층이거나 증가된 흡수 특성을 갖도록 변형된 배리어층일 수 있다)을 포함하는 저방사율 적층 구조를 제공하며, 상기 저방사율 적층 구조는 태양열 획득 계수 (SHGC)가 약 0.34 이하, 바람직하게는 약 0.31 이하, 특정의 바람직한 구현예에서는 약 0.22 내지 약 0.25인 것을 특징으로 한다. 구현예에서, 상기 적층 구조는 약 1/8인치 두께를 갖고, 약 42% 내지 약 46%의 광 투과율을 나타내는 유리 기판을 포함한다. 약 50% 내지 약 62%의 광 투과율을 나타내는 구현예도 제공된다. 어떤 구현예에서, 상기 적층 구조는 음의 a^* 및 음의 b^*의 투과 색을 갖는다. 다른 구현예에서, 상기 적층 구조는 음의 a^* 및 양의 b^*의 투과 색을 갖는다.

본 발명은 또한 기재된 바와 같이 낮은 SHGC를 갖는 저방사율 적층 구조를 제조하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 본 명세서에 기재된 코팅을 기판 상에 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다층 코팅에서의 층들은 통상의 물리적 및 화학적 기상 증착 기법에 의해 증착될 수 있다. 이들 기법의 상세는 당업계에 잘 알려져 있어, 여기서 반복하지 않을 것이다. 적합한 증착 기법은 스퍼터링 방법을 포함한다. 적합한 스퍼터링 방법은 금속성 타깃을 이용하는 DC 스퍼터링, 및 금속성 및 비금속성 타깃을 사용하는 AC 및 RF 스퍼터링을 포함한다. 이들은 모두 마그네트론 스퍼터링을 이용할 수 있다. 상기 스퍼터링은 불활성 가스 내에서 수행되거나 반응성 가스 내에서 반응적으로 수행될 수 있다. 총 가스 압력은 5×10^-4내지8×10^-2mbar, 바람직하게는 1×10^-3내지1×10^-2mbar의 범위로 유지될 수 있다. 스퍼터링 전압은 200 내지 1200V, 바람직하게는 250 내지 1000V의 범위가 될 수 있다. 동적 증착 속도는 25 내지 4000 nm-㎟/W-sec, 바람직하게는 30 내지 700 nm-㎟/W-sec의 범위가 될 수 있다. 모델 번호 Typ A 2540 Z 5 H/13-22 및 Typ A 2540 Z 5 H/20-29의 Leybold Systems GmbH사에 의해 제조된 코터가 본 발명의 다층 코팅을 스퍼터 증착하는데 적합하다.

나타낸 바와 같이, 본 발명의 저방사율 코팅에서 다층의 은은 단층의 은으로 가능한 것보다, IR 방사를 반사하는데 있어서 높은 효율을 제공하고, 투과된 파장과 반사된 파장간의 더 날카로운 컷-오프를 제공한다.

본 발명의 다층 코팅은 기판 상에 증착되어 기판에 의해 기계적으로 지지된다. 상기 기판 표면은 코팅에 대한 템플릿 역할을 하고, 코팅의 표면 토폴리지에 영향을 준다. 가시광의 투과를 최대화시키기 위해, 상기 기판의 표면은 빛의 파장보다 작은 거칠기를 갖는 것이 바람직하다. 그러한 매끄러운 표면은 예를 들어, 기판의 용융물을 응고시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 기판은 본 발명의 다층 코팅에 의해 낮아질 수 있는 방사율을 갖는 임의의 물질일 수 있다. 건축 및 자동차 적용을 위해, 상기 기판은 우수한 구조적 특성 및 태양 에너지가 집중되는 가시 및 근적외 스펙트라 영역에서 최소의 흡수성을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 결정성 석영, 퓨즈드 실리카, 소다-라임 실리케이트 유리, 및 폴리카보네이트 및 아크릴레이트와 같은 플라스틱은 모두 바람직한 물질이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "상으로 (onto) 증착되는" 또는 "상에 (on) 증착되는"은 물질이 관련 층 위에 직접 또는 간접적으로 적용되는 것을 의미한다. 간접적으로 적용되는 경우, 하나 이상의 층들이 사이에 올 수 있다. 더욱이, 다르게 나타낸 경우가 아니라면, 포맷 "[물질 1]/[물질 2]/[물질 3]/..." 또는 포맷 "제1 [물질 1]층; 제1 [물질 2]층; 제2 [물질 1]층; 제2 [물질 2]층;..." 등을 사용하여 본 발명의 코팅을 기술함에 있어서, 각각 다음의 (successive) 물질은 앞의 (preceding) 물질 상으로 직접 또는 간접적으로 증착됨을 의미한다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 코팅된 물품은 건축 창문 (예를 들어, IG 단위), 자동차 창문과 관련되거나 다른 적합한 적용에 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 코팅된 물품은 본 발명의 다른 구현예에서 열처리 될 수도 되지 않을 수도 있다. 도 5 는 자동차 또는 다른 차량 적용 (자동차 앞유리 또는 유사한 라미네이트와 같은)에서 사용하기 적합한 본 발명의 구현예를 도시한다. 설명된 구현예에서, 본 발명에 따른 코팅은 2개의 유리 기판 및 폴리비닐 부티랄 (PVB) 층도 포함하는 적층 구조에 포함된다. 상기 코팅은 PVB와 면한다면 제1시트 또는 제2시트 상에 있을 수 있다.

특정 용어가 유리 코팅 업계에서 특히 코팅된 유리의 특성 및 태양 관리 특징을 정의할 때에 널리 사용된다. 그러한 용어는 그들의 잘 알려진 의미에 따라 본 명세서에 사용된다. 예컨대, 여기서 사용된 바로는:

반사된 가시 파장 빛의 강도, 즉 "반사율"은 그것의 백분율로 정의되고, R_xY 또는 R_x (즉, RY값은 명소시 (photopic) 반사율을 가리키고, 또한 TY의 경우는 명소시 투과율을 가리킨다)로서 알려져 있으며, 이때 "X"는 유리측에 대해 "G" 또는 필름측에 대해 "F"이다. "유리측" (즉, "G")이란 코팅이 존재하는 반대쪽 유리 기판측으로부터 보이는 것을 의미하고, 반면 "필름측" (즉 "F")이란 코팅이 존재하는 유리 기판측으로부터 보이는 것을 의미한다.

색 특징 (color characteristic)은 CIE LAB 1976 a^*, b^* 좌표 (coordinate) 및 표준 (scale) (즉, CIE 1976 a^*b^* 도표, D65 10도 옵서버)를 이용하여 측정하고 기록된다. 여기서:

L^*은 (CIE 1976) 밝기 단위 (lightness unit)

a^*는 (CIE 1976) 적록 (red-green) 단위

b^*는 (CIE 1976) 황청 (yellow-blue) 단위이다.

다른 유사한 좌표는 헌터법 (또는 유니트) Ⅰll. C, 10⁰ 옵서버 또는 CIE LUV u^*v^* 좌표의 통상적 사용을 의미하는 첨자 "h"에 의한 것과 같이 동등하게 사용될 수 있다. 이들 표준은 ASTM E-308-95, ASTM 표준 연감, Vol. 06.01 "CIE 시스템을 시용하는 10에 의한 물체의 색 계산을 위한 표준법"에 의해 주제가 확대되고, 및/또는 IES LIGHTING HANDBOOK 1981 참조 볼륨에서 보고된 바와 같은 ASTM D-2244-93 "기계적으로 측정된 색 좌표로부터 색차 계산을 하는 표준 테스트법" (1993년 9월 15일)에 따라 본 명세서에 정의된다.

용어 "방사율 (emissivity 또는 emittance)" 및 "투과율"은 당업계에 잘 이해되고 있고, 그들의 잘 알려진 의미에 따라 본 명세서에 사용된다. 따라서 예를 들어 "투과율"이라는 용어는 여기서 태양 투과율을 의미하는데, 이는 가시광 투과율 (T_vis의 TY), 적외선 에너지 투과율 (T_IR) 및 자외선 투과율 (T_uv)로 구성되어 있다. 총 태양 에너지 투과율 (TS 또는 T_태양)은 이들 다른 값들의 가중 평균으로 특정될 수 있다. 이러한 투과율과 관련하여, 가시 투과율은 표준 Ⅰll. D65 10도 기법에 의해 건축용으로 특정될 수 있고; 반면 표준 Ⅰll. A 2도 기법에 의해서는 자동차용으로 특정될 수 있다 (이러한 기술에 대해서는 본 명세서에 참고로 병합된 예를 들어 ASTM E-308-95 참조). 방사율용을 위해서는 특정 적외선 범위 (즉, 2,500~40,000nm)가 사용된다.

"방사율"(또는 emittance) ("E" 또는 "e")는 주어진 파장에서 빛의 흡수 및 반사 둘 다의 측정 또는 특징이다. "E"는 보통 다음 식으로 나타내어진다: E = 1 - 반사율_필름. 건축용으로는, 방사율 값이 이른바 적외선 스펙트럼의 "중간 범위", 때로는 "먼 범위 (far range)", 즉 약 2,500-40,000㎚에서, 예를 들어, 아래에 참조로서 인용된 바와 같이 로렌스 버클리 연구소에 의한 윈도우 4.1 프로그램, LBL-35298 (1994)에 의해 특정되듯이, 매우 중요해진다. 따라서, 여기서 사용된 용어 "방사율"은 "방사 측정 (radiometric measurement)을 사용하여 건축 평판 유리 제품의 방사율을 측정하고 계산하는 표준 테스트법"이라고 칭해지는 ASTM 표준 E 1585-93으로 특정되는 바와 같이 이러한 적외선 범위에서 측정되는 방사율 값을 일컫는데 사용된다. 이러한 표준 및 이의 조항은 참조로서 여기에 삽입된다. 이러한 표준에서, 방사율은 반구 (hemispherical) 방사율 (E_h) 및 표준 (normal) 방사율 (E_n)로서 보고된다.

이러한 방사율 값의 측정을 위한 실제 축적 데이터는 통상적이고, 예를 들어 "VW" 부속장치 (베크만 사이언티픽 인스트루먼트사)을 갖는 베크만 모델 4260 분광광도계를 사용하여 수행될 수 있다. 이 분광광도계는 파장에 대한 반사율을 측정하고, 이로부터 전술한 ASTM 표준 1585-93을 이용해 방사율이 계산된다.

용어 R_태양은 총 태양 에너지 반사율 (여기서는 유리측)을 가리키고, IR 반사율, 가시 반사율 및 UV 반사율의 가중 평균이다. 이 용어는 자동차 적용을 위한 잘 알려진 DIN 410 및 ISO 13837 (1998년 12월) p.22, 표 1, 및 건축 적용을 위한 잘 알려진 ASHRAE 142 표준에 따라 계산될 수 있으며, 이들은 모두 참조로서 본 명세서에 삽입된다.

"헤이즈"는 다음과 같이 정의된다. 여러 방향으로 확산된 빛은 콘트라스트의 손실을 초래한다. "헤이즈"라는 용어는 본 명세서에서 ASTM D 1003에 따라 정의되는데, 여기서 헤이즈는 평균하여 2.5도보다 큰 입사빔으로부터 벗어나 통과하는 빛의 백분율로 정의된다. 여기서 "헤이즈"는 Byk 가드너 헤이즈 미터로 측정된다 (본 명세서의 헤이즈 값은 모두 이러한 헤이즈 미터에 의해 측정되고 산란된 광의 백분율로서 주어진다). 여기서 사용되는 또 다른 용어는 "시트 저항"이다. 시트 저항 (R_s)은 당업계에서 잘 알려진 것으로, 그것의 잘 알려진 의미에 따라 여기서 사용된다. 여기서, 시트 저항은 Ω/□으로 보고되고 있다. 일반적으로 말하여, 이 용어는 층 시스템을 통과하는 전류에 대하여 유리 기판 상의 층 시스템의 임의의 스퀘어에 대한 옴의 저항을 일컫는다. 시트 저항은 층 또는 층 시스템이 적외선 에너지를 얼마나 잘 반사시키는지에 대한 표시이고, 따라서 종종 이러한 특징의 측정값으로서 방사율과 함께 사용된다. "시트 저항"은 예를 들어 마그네트론 인스트루먼트사의 헤드를 갖는 일회용 4-포인트 저항 프로브와 같이 캘리포니아 산타클라라의 시그나톤사 (Signatone Corp.)에 의해 제조된 모델 M-800의 4-포인트 저항 프로브 전기저항계를 사용함으로써 편리하게 측정될 수 있다.

"화학적 내구성" 또는 "화학적으로 내구력 있는"은 "화학적으로 저항력 있는" 또는 "화학적 안정성"이란 용어와 같은 뜻으로 본 명세서에 사용된다. 화학적 내구성은 코팅된 유리 기판의 2"×5" 또는 2"×2" 샘플을 4.05% NaCl 및 1.5% H₂O₂를 함유하는 약 500㎖의 용액에 약 36℃에서 20분간 침지하는 침지 테스트에 의해 결정된다. 화학적 내구성은 다음과 같이 클리블랜드 (Cleveland) 테스트 또는 기후 챔버 테스트에 의해 결정될 수도 있다.

클리블랜드 챔버 셋업

본 테스트를 위해 샘플을 4"×12" 또는 6"×12"로 잘랐다. 물을 50℃ +/-2℃로 가열하고, 실온을 23℃ +/-3℃ (73℉ +/- 5℉)로 유지했다. 상기 가열된 수조 위에 필름측을 아래로 하여 샘플을 넣었다. 노출 몇 분 이내에 상기 샘플은 응축수 (condensed water)의 두꺼운 층으로 덮였다. 시간이 지남에 따라, 상기 샘플 표면에 물이 뚝뚝 떨어져, 샘플 상에 새로운 응축을 형성한다. 응축수는 본 테스트의 전체 지속 시간 동안 샘플 상에 존재한다.

기후 챔버 셋업

본 테스트를 위해 샘플을 4"×6"로 잘랐다. 정적 습도 테스트를 위해, 습도는 98% 상대 습도 (RH)로 유지하고, 온도 주기는 1시간 내에서 45°와 55℃ 사이로 한다.

측정 수행

측정을 위해 1일, 3일 및 7일간 노출한 후에 샘플을 제거한다. 헤이즈, 방사율 및 필름측 반사를 측정한다.

델타 헤이즈를 계산하기 위해:

델타 헤이즈 = 테스트 후 헤이즈 - 테스트 전 헤이즈

델타 E를 계산하기 위해:

델타 E = (델타 L^*^2 + 델타 a^*^2 + 델타 b^*^2)^1/2, 여기서, 델타 L, a^* 및 b^*은 테스트 전 측정 - 테스트 후 측정이다.

방사율에서의 백분율 변화를 계산하기 위해 이 식을 이용한다:

방사율의 변화 = (E 테스트 후 - E 테스트 전) / (E 유리 - E 테스트 전).

본 명세서에 사용되는 "스크래치 내구성"은 다음의 테스트에 의해 정의된다. 상기 테스트는 에릭센 모델 (Erichsen Model) 494 브러시 테스터 및 스카치 브라이트 (Scotch Brite) 7448 연마제 (직사각형 패드의 섬유에 부착된 SiC 그릿으로 만들어짐)를 사용하는데, 표준 중량 브러시 또는 변형 브러시 홀더가 샘플에 대해 상기 연마제를 유지하는데 사용된다. 상기 브러시 또는 브러시 홀더를 사용하여 100 내지 500개의 건식 또는 습식 스트로크를 만든다. 스크래치에 의해 유발되는 손상은 세가지 방식으로 측정될 수 있다: 필름측 반사율에 대한 방사율, 헤이즈 및 E의 변화. 이러한 테스트는 스크래치가 보다 더 잘 보이도록 하기 위해 침지 테스트 또는 열 처리와 조합될 수 있다. 샘플 상에 135g 부하를 갖는 200개의 건식 스트로크를 사용함으로써 좋은 결과가 얻어질 수 있다. 필요하다면 스트로크의 수는 감소될 수 있고, 덜 공격적인 연마제가 사용될 수 있다. 이것은 샘플들 간에 요구되는 식별 수준에 의존하는 이러한 테스트의 이점 중 하나로서, 스트로크의 부하 및/또는 개수는 조정될 수 있다. 더 나은 순위 매기기를 위하여 보다 강력한 테스트가 실행될 수 있다. 특정 기간에 걸쳐 동일한 필름의 여러 샘플에 대해 실행함으로써 테스트의 반복성 (repeatability)을 조사할 수 있다.

본 명세서에서 "열 처리", "열 처리된" 및 "열 처리한"이라는 용어들은 유리를 포함하는 물품을 열 뜨임 처리, 구부림 또는 열 강화 하기에 충분한 온도까지 물품을 가열하는 것을 의미한다. 이러한 정의는 예를 들면 코팅된 물품을 뜨임 처리, 열 강화 또는 구부리기에 충분한 기간 동안, 적어도 약 1100℉ 온도까지 (예를 들어, 약 550℃에서 700℃까지의 온도까지) 가열하는 것을 포함한다.

"태양열 획득 계수 (또는 SHGC)" ("g")라는 용어는 당업계에 잘 알려진 것으로, 입사 태양 광선에 관한 창문 시스템을 통과한 총 태양열 획득의 측정을 나타낸다.

달리 나타내지 않는다면, 아래 열거된 추가 용어들은 본 명세서에서 다음의 의미를 갖도록 하고자 한다.

Ag: 은

TiO₂: 이산화티탄

NiCrO_x: 니켈 옥사이드 및 크롬 옥사이드를 함유하는 합금 또는 혼합물. 산화 상태는 화학량론적에서 아화학량론적까지 바뀔 수 있다.

NiCr: 니켈 및 크롬을 함유하는 합금 또는 혼합물

SiAlN_x 또는 SiN_x: 반응성 스퍼터된 실리콘 알루미늄 나이트라이드. 스퍼터링 타깃은 일반적으로 1-20wt% Al을 함유한다. 스퍼터링 가스는 Ar, N₂ 및 O₂의 혼합물이다. 가스 혼합물 및 스퍼터링 전력에 따라 상기 물질은 보다 더 흡수하거나 덜 흡수한다.

SiAlN_xO_y 또는 SiN_xO_y: Si(N); 반응성 스퍼터된 실리콘 알루미늄 옥시나이트라이드. 스퍼터링 타깃은 일반적으로 1-20wt% Al을 함유한다. 스퍼터링 가스는 일반적으로 Ar, N₂ 및 O₂의 혼합물이다. 가스 혼합물 및 스퍼터링 전력에 따라 상기 물질은 보다 더 흡수하거나 덜 흡수한다.

ZnAl_yO_x: 반응성 스퍼터된 Zn 알루미늄 옥사이드. 스퍼터링 타깃은 일반적으로 1-20wt% Al을 함유한다. 스퍼터링 가스는 Ar 및 O₂의 혼합물이다.

Zn_xSn_yAl_zO_w: 반응성 스퍼터된 아연 주석 (알루미늄) 옥사이드. 스퍼터링 타깃은 일반적으로 선택적인 Al 도핑과 함께 아연 주석 합금을 함유한다. 상기 아연 주석 합금은 아연 리치에서 주석 리치 합금까지 광범위하게 포함한다. 상기 스퍼터링 가스는 Ar 및 O₂의 혼합물이다.

Zr: 지르코늄

광학 코팅: 기판의 광학 특성에 함께 영향을 주는 기판에 적용되는 하나 이상의 코팅

low-e 적층 구조: 하나 이상의 층으로 구성된 저열 방사율 광학 코팅을 갖는 투명 기판

배리어: 공정시 다른 층을 보호하기 위해 증착된 층으로서, 특히 열 반사 은층. 위층 (upper layer)에 보다 우수한 접착력을 제공할 수 있으며, 공정 후에는 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있다.

층: 상이한 기능 및/또는 화학적 조성을 갖는 다른 두께의 물질과의 계면에 의해 각 측에 결합된 화학 조성과 기능을 갖는 두께의 물질이고, 증착된 층들은 공정시 반응으로 인해 공정 후에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 "층"은 공기 또는 대기에 의해 한 측 상에 결합될 수 있는 두께의 물질을 포함한다 (예를 들어 코팅 적층 구조 내에 있거나 이 적층 구조 내의 다른 층들 위에 있는 최상부층 또는 보호성 오버코트층).

코-스퍼터링: 2 이상의 상이한 물질을 2 이상의 별도 스퍼터링 타깃으로부터 기판 상으로 동시에 스퍼터링하는 것. 결과적으로 증착된 코팅은 상이한 물질들의 반응 생성물, 2개의 타깃 물질의 미반응 혼합물 또는 이들 모두로 구성된다.

금속간 화합물: 특정한 화학량론 비율의 둘 이상의 금속성 원소로 구성된 합금 시스템 내의 특정 상 (phase). 상기 금속 원소는 전자이거나 표준 합금처럼 전형적인 고체 용액 내에 존재하기보다는 격자간 (interstitial) 결합되어 있다. 금속간 화합물은 원소 구성 성분과는 뚜렷이 상이한 특성인 특히 증가된 경도 (hardness) 또는 취성 (brittleness)을 갖는다. 증가된 경도는 대부분의 표준 금속 또는 금속 합금을 능가하는 금속성 화합물의 우수한 내스크래치성에 기여한다.

기계적 내구성: 이 용어는 (달리 언급되지 않는다면) 나일론 브러시 (주문 번호 0068.02.32. 브러시 무게는 450그램. 각 털의 직경은 0.3㎜. 털들은 4㎜ 직경을 갖는 그룹으로 정렬된다.)를 이용하는 에릭센 브러시 테스터 (모델 494) 상에서 실시되는 습식 브러시 내구성 테스트를 일컫는다. 이 테스트는 1000개의 스트로크 (하나의 스트로크는 브러시가 1회 전후 이동하는 전체 주기와 같다)에 대해 수행된다. 브러싱 과정시 샘플들은 탈이온수 내에 잠겨 코팅된 측이 브러싱된다.

다양한 구현예에서, 본 발명의 저방사율 적층 구조는 다음의 독립적인 특성을 나타낸다: 투과된 Y는 약 30 내지 약 62, 바람직하게는 약 35 내지 약 55, 가장 바람직하게는 약 40 내지 약 50; 음의 투과된 a^* 값은 가장 바람직하게는 약 -1 내지 약 -6; 바람직하게는 음의 투과된 b^* 값은 가장 바람직하게는 약 0 내지 약 -6; RgY는 약 8 내지 약 20, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 18, 가장 바람직하게는 약 11 내지 약 17, 음의 Rga^*는 가장 바람직하게는 약 -1 내지 약 -7; 바람직하게는 음의 Rgb^* 값은 가장 바람직하게는 약 -1 내지 약 -7; RfY는 약 2 내지 약 12 사이, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 8; 음의 Rfa^*는 가장 바람직하게는 약 -2 내지 약 -20; 바람직하게는 Rfb^*는 약 -10 내지 +10, 가장 바람직하게는 약 -6 내지 약 +6, 및 SHGC는 약 0.10 내지 0.30, 약 0.34 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.15 내지 약 0.28, 가장 바람직하게는 약 0.20 내지 약 0.25이다.

본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해, 다음의 비제한적 실시예도 제공된다:

실시예 1

본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, low-e 코팅을 유리 기판에 증착하여 다음의 배열을 갖는 적층 구조를 형성한다: 유리/12㎚ 옥사이드/10㎚ Ag/2㎚ NiCrO_x/4㎚ NiCr/72㎚ 옥사이드/13㎚ Ag/2㎚ NiCrO_x/3㎚ NiCr/23㎚ 옥사이드/7㎚ SiN. 상기 옥사이드는 Ti, Zn, Sn, ZnSn 합금 또는 Bi 타깃으로부터 스퍼터될 수 있다. 상기 옥사이드는 Nb₂O₅를 포함할 수 있다. 상기 옥사이드는 코터 타깃이 전도성을 갖도록 하는 Al 또는 B 또는 이와 유사한 원소를 약 20wt% 이하, 바람직하게는 약 10wt% 이하 포함할 수 있다. 상기 SiN 탑코트는 선택적이다. 이렇게 예시된 코팅은 음의 a^* 및 b^*를 갖는 매력적인 투과 색을 갖는다. SHGC는 0.30 이하이다. 상기 코팅은 만족스러운 기계적 및 화학적 내구성을 갖는다.

실시예 2

본 실시예에서는 low-e 코팅을 유리 기판에 증착하여 다음의 배열을 갖는 적층 구조를 형성한다: 1/8인치 유리/0-15㎚ 유전체/2-10㎚ 결정핵 생성층/8-15㎚ Ag/0.1-4㎚ 배리어/0.2-8㎚ 흡수층/40-75㎚ 유전체/2-10㎚ 결정핵 생성층/8-18㎚ Ag/0.1-4㎚ 배리어/0.2-8㎚ 흡수층/10-40㎚ 유전체/탑코트. 상기 유전체는 Si, SiAl, SiB, SiZr의 옥사이드 (실시예 1과 같이) 또는 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드가 될 수 있고, 코터 타깃이 전도성을 갖도록 하는 Al 또는 B와 같은 원소를 약 20wt% 이하, 바람직하게는 약 10wt% 이하 함유할 수 있다. 상기 결정핵 생성층은 Ag층의 특성을 개선시키고, 일반적으로 Al, Sn 또는 이들의 조합과 같은 다른 원소를 15wt% 이하 갖는 Zn 옥사이드에 기초한다.

상기 배리어는 상기 유전체 꼭대기에 스퍼터링할 때에 플라스마의 공격에 대해 Ag을 보호한다. 또한, 상기 배리어는 O₂, O, H₂O 및 Na⁺와 같은 공격적인 화학종의 확산을 조절함으로써 화학적 내구성을 개선시킨다. 적합한 배리어는 제한되는 것은 아니나, NiCr, NiCrO_x, NiCrN_xO_y, TiO_x, Ti 및 그 밖의 금속을 포함한다.

언급한 바와 같이, 상기 탑코트는 선택적이다. 탑코트가 포함되는 경우, 탑코트는 화학적 및 기계적 안정성에 대해 긍정적인 영향력을 가질 수 있다. 적합한 탑코트는 제한되는 것은 아니나, C, ZrSi 또는 실리사이드를 포함한다. 일반적으로, 상기 탑코트는 아래에 있는 유전체와 비교해 대조되는 성질을 갖는다. 상기 유전체가 옥사이드이면, 상기 탑코트는 상기에 기재된 물질 중 하나 또는 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드 (예를 들면, SiN 또는 Si_xAl_yN_zO_c)가 될 수 있다. 대안으로는, 상기 유전체가 나이트라이드 또는 옥시나이트라이드이면, 상기 탑코트는 제한되는 것은 아니나 ZrO₂, ZrSiO₂, SnO₂, ZrO_xN_y 또는 TiO₂와 같은 옥사이드가 유리할 수 있다.

실시예 3

본 실시예에서는 low-e 코팅을 유리 기판에 증착하여 다음의 배열을 갖는 적층 구조를 형성한다: 약 1/8인치 유리/3-15㎚ SiAl_xN_yO_w/3-10㎚ ZnAl_yO_x/8-12㎚ Ag/1-4㎚ NiCrO_x/1.5-3.0㎚ NiCr/55-65㎚ SiAl_xN_yO_w/3-10㎚ ZnAl_yO_x/10-15㎚ Ag/1-4㎚ NiCrO_x/0.7-2.2㎚ NiCr/24-32㎚ SiAl_xN_yO_w/선택적인 탑코트. 상기 탑코트는 포함되는 경우, 제한되는 것은 아니지만 1-5㎚ C, 1-10㎚의 ZrO₂ 또는 ZrSiO₂로부터 선택될 수 있다. 본 실시예에서의 상기 코팅은 IGU 상에서 측정된 바로는 약 42% 내지 약 46%의 광 투과율, 약 0.30 미만의 SHGC를 나타내고 투과 색은 회색이며, 녹색에서 청색 색조로 조정될 수 있다. 상기 IGU는 위치 2에 코팅을 갖는 1/8" 코팅된 유리 및 1/2" 갭을 갖는 1/8" 투명 유리를 포함한다. 상기 코팅은 개선된 화학적 및 기계적 내구성을 갖는다. 본 실시예에서 이중층 NiCrO_x/NiCr은 필요로 하는 특성을 달성하는데 긍정적인 영향력을 갖는다. 상기 NiCr의 특정 위치 때문에, 상기 코팅은 주로 low-e 코팅에 기여하는 현재의 코터 상에서 제조될 수 있다. 상기 코팅은 NiCr 스퍼터링 타깃의 특정한 분리를 필요로 하지 않는다. 상기 예시된 적층 구조들에서 관찰된 특성의 요약을 아래 표에 나타낸다.

실시예 4

본 실시예는 본 발명에 따른 두께 데이터를 갖는 바람직한 뜨임 처리되지 않은 코팅을 나타낸다. 두께는 DekTak 단면 측정계 (profilometer)로 측정하였다. 두께 측정시 초기 두께 측정은 전체 적층 구조 상에서 수행하였다. 계속하여, 상부 층을 코터 상에서 떼어내어 (turning off) 상부 SiAlO_yN_x가 제외된 적층 구조의 두께를 측정하였다. 이렇게 층들을 한번에 하나씩 떼어내어 마지막으로 하부 SiAlO_yN_x만 측정될 때까지 반복했다. 측정의 정확도는 대략 ±0.5㎚이다.

실시예 5

본 실시예는 본 발명의 구현예에 따른 탄소 탑코트를 포함하는 바람직한 뜨임 처리된 코팅을 나타낸다. 두께는 상기 실시예 4에서와 같이 DekTak 단면 측정계로 측정하였다. 이들 측정에서, 상부 SiAlO_xN_y 및 탄소 탑코트의 두께는 분리시키지 않았다. 탄소는 대략 5㎚ 두께로 산정되고, 그 결과 대략 33㎚의 상부 SiAlO_xN_y층을 만든다.

실시예 6

아래 표는 본 발명의 구현예에 따른 코팅에 대한 광학 및 전기적 측정값을 나타낸다. "low-g A" 생성물은 열처리가 수행되지 않은 어닐링된 생성물이다. "low-g T" 생성물은 뜨임 처리된 생성물로서, 본 발명에 따른 탑코트를 포함한다. "BB"는 뜨임 처리 전에 수행된 측정을 나타내고, "AB"는 뜨임 처리한 후에 수행된 측정을 나타낸다. "N/A"는 이 특정 실시예 진행 동안 측정값이 얻어지지 않았음을 가리킨다.

실시예 7

본 실시예는 본 발명에 따른 다양한 코팅의 상세 내용에 대한 요약을 나타낸다. 본 발명의 특정 구현예에 따른 뜨임 처리되지 않은 코팅 및 뜨임 처리된 코팅의 광학 및 전기적 특성은 아래 표에 나타낸 상세 내용에 해당할 것이다.

실시예 8

본 실시예는 본 발명에 따른 코팅을 갖는 기판을 나타낸다. 명시된 바와 같이 뜨임 처리 또는 열 처리될 목적인 구현예에서 선택적인 탄소 탑코트 (도시되지 않음)가 이용될 수 있으며 두께는 약 3nm 내지 약 5nm인 것이 바람직하다. 뜨임 처리 또는 열 처리될 목적이 아닌 구현예에서는 선택적인 탑코트는 포함되지 않는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 이러한 구현예는 "어닐링"이라 일컫는다. 아래에 나타낸 예시된 구현예에서의 층 두께는 대략적인 것이다. 유전층 또는 Ag층에 대한 정확도는 약 ±20% 범위 내이다. NiCr층의 두께는 +200% -20%일 수 있다. 어닐링된 코팅에서, ZnAlO_x층은 전형적으로 하기 표에 명시된 값보다 얇고, 하기 표에 명시된 값의 60% 만큼 낮을 수 있다.

표에 명시된 물질의 상세 설명은 하기와 같다:

SiAlO _x N _y - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 물질은 실리콘/10 중량% 알루미늄 회전 가능한 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 반응성 가스는 약 90% 질소 유량 및 10% 산소이다. 이 물질은 하부, 중간 및 상부 제1유전층에 사용된다. 층에서 층까지 및 생산 실행에서 생산 실행까지 화학량론적인 변화가 일어나지만, 본 실시예에서의 모든 SiAlO_xN_y는 아화학량론적이다. SiAl이 완전히 반응된 옥시-나이트라이드에 도달하기에 불충분한 질소 및 산소가 스퍼터링 가스 내에 존재한다. 상기 층 내의 원자 비는 대략 Si₄O₀ _.4N₅이다.

ZnAlO _x - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 물질은 아연/1.5 중량% 알루미늄 회전가능한 또는 평면 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 스퍼터링 가스는 아르곤 및 옥사이드가 충분히 산화된 상태로 증착되기에 충분한 산소로 이루어진다. 이 층은 은에 대한 결정핵 생성층으로서 역할을 하고 low-e 특허 문헌에 일반적으로 기재된 이러한 층들과 일치한다.

Ag - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 은층은 순수한 아르곤 내에서만 스퍼터될 수 있거나, 또는 소량의 산소가 첨가될 수 있다. 산소는 뜨임 처리된 버전 (tempered version)에서 기계적 내구성에 도움을 주지만 항상 필요한 것은 아니다.

NiCr - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 은 위에 스퍼터되는 이러한 얇은 보호층 즉 배리어층은 DC 평면 타깃으로부터 증착되고 아르곤 내에서만 스퍼터된다. 이 실시예에서 이러한 층은 이웃하는 음극으로부터 가스 누화와 같은 의도되지 않은 불순물을 제외하고는 완전히 금속성이다.

탄소 - 예시된 구현예의 뜨임 처리된 버전은 최외곽층으로 3-5nm 두께의 스퍼터된 탄소 탑코트를 이용하는데, 이는 아르곤 내에서 DC 마그네트론 스퍼터된다.

본 실시예에서 모든 물질들에 대한 가스 분포는 기계 방향 (machine direction)으로 대칭이다. 기계 가로 방향 (across machine direction)에서 반응성 물질에 대한 가스 유량은 기계 가로 균일도 (cross-machine uniformity)를 조정함에 따라 달라질 수 있다.

본 명세서에 기재된 다양한 구현예에서 상부 Ag층이 하부 Ag층보다 두껍고 하부 흡수 배리어층이 상부 흡수 배리어층보다 두꺼운 것이 바람직하다. (본 실시예에서 흡수 배리어층은 NiCr이지만 명시된 바와 같이 다른 구현예는 이러한 층으로 NiCrO_x를 이용한다.) 이러한 역의 두께비는 적층 구조의 바람직한 색을 얻는데 유리하다. 하부 유전층 (본 실시예에서 SiAlO_xN_y)이 중간 및 상부 유전층보다 두꺼운 것도 바람직하다. 이러한 배열도 바람직한 색을 얻는데 마찬가지로 유리하다. 더욱이 하부 결정핵 생성층 (본 실시예에서 ZnAlO_x)이 상부 결정핵 생성층보다 두꺼운 것이 바람직하다. 이러한 배열은 개선된 기계적 및 화학적 내구성을 제공한다. 바람직한 구현예에서, 적층 구조 층 비는 일반적으로 하기 범위 내이다:

하부 Ag / 상부 Ag: 약 0.8 내지 약 1.0

하부 NiCr / 상부 NiCr: 약 1.2 내지 약 2.0

하부 ZnAlO_x / 상부 ZnAlO_x: 약 1.2 내지 약 2.0

하부 SiAlO_xN_y / 상부 SiAlO_xN_y: 약 0.4 내지 약 0.8

중간 SiAlO_xN_y / 상부 SiAlO_xN_y: 약 1.5 내지 약 2.5

또한, 상부 유전체가 하부 또는 중간 유전체보다 낮은 굴절률을 갖는 것이 유리하다. 바람직한 범위는 다음을 포함한다:

상부 굴절률: 약 1.8 내지 약 2.3;

하부 또는 중간: 약 2.0 내지 약 2.5

본 실시예는 하기 색 및 태양 성능 (solar performance)을 나타낸다.

"NC Rs"는 비접촉 표면 저항이고 측정은 Ω/□의 단위로 된다.

뜨임 처리된 구현예에서 뜨임 색 변이 (tempering color shift), 즉 ΔE는 유리측 반사 색에 대해 3보다 크다. 이는 탄소층의 번오프에 기인한다.

실시예 9

본 실시예는 본 발명에 따른 코팅을 갖는 기판을 나타낸다. 명시된 바와 같이 뜨임 처리 또는 열 처리될 목적인 구현예에서 선택적인 탄소 탑코트 (도시되지 않음)가 이용될 수 있으며 두께는 약 3nm 내지 약 5nm인 것이 바람직하다. 뜨임 처리 또는 열 처리될 목적이 아닌 구현예에서는 선택적인 탑코트는 포함되지 않는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 이러한 구현예는 "어닐링"이라 일컫는다. 아래 표에 나타낸 구현예에서의 층 두께는 대략적인 것이다.

예시된 구현예에 관하여, 두께 측정은 DekTak 단면 측정계를 이용하여 수행하였다. 잉크 선 (ink line)을 포함하는 슬라이드를 전체 적층 구조로 코팅하여 총 적층 구조 두께를 구했다. 하부 SiAlO_xN_y만이 존재할 때까지 한 번에 한 층씩 최상의 (upper most) 음극 물질 (material cathode)을 떼어냄으로써 추가 샘플을 제조하였다. 잉크선은 이소프로필 알코올로 제거하였고 결과 단계는 Dek Tak으로 측정하였다. 각각의 층 두께는 하부에 남아있는 적층 구조의 두께를 뺌으로써 계산하였다. 그러므로 각각의 층의 정확도는 그 하부에 있는 층의 정확도에 의해 영향을 받는다. 유전체 (SiAlO_xN_y) 및 은 (Ag)의 정확도는 +/-20%의 범위 내이다. NiCrO_x층의 두께 범위는 +/-100%이다. 본 발명에 따라 어닐링된 구현예는 뜨임 처리된 버전보다 얇은 하부 ZnAlO_x를 갖는 경향이 있다.

예시된 구현예에 명시된 물질의 상세 설명은 하기와 같다:

SiAlO _x N _y - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 물질은 실리콘/10 중량% 알루미늄 회전 가능한 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 반응성 가스는 약 90% 질소 유량 및 10% 산소이다. 이 물질은 하부, 중간 및 상부 제1유전층에 사용된다.

ZnAlO _x - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 물질은 아연/1.5 중량% 알루미늄 회전가능한 또는 평면 음극으로부터 반응성 스퍼터된다. 스퍼터링 가스는 아르곤 및 옥사이드가 완전히 산화된 상태로 증착되기에 충분한 산소로 이루어진다. 이 층은 은에 대한 결정핵 생성층으로서 역할을 하고 low-e 특허 문헌에 일반적으로 기재된 이러한 층들과 일치한다.

Ag - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 이 은층은 순수한 아르곤 내에서 스퍼터될 수 있거나, 또는 소량의 산소가 첨가될 수 있다. 산소는 뜨임 처리된 버전에서 기계적 내구성에 도움을 준다.

NiCrO _x - 본 실시예에서 나타낸 구현예에서 은 위에 스퍼터되는 이러한 얇은 보호층 즉 배리어층은 평면 타깃으로부터 증착되고 아르곤 산소 혼합물 내에서 스퍼터된다. 산소 유량 (sccm)에 대한 전력은 스퍼터된 NiCrO_x 내 산화를 산정하는데 이용되는 방법이다. NiCrO_x를 완전히 산화시키기 위해 사용되는 비는 10:1이다. 본 발명의 예시된 구현예에 따른 바람직한 코팅에 사용되는 비는 7.5:1 내지 8.0:1로 달라진다.

탄소 - 예시된 구현예의 뜨임 처리된 버전은 최외곽층으로 3-5nm 두께의 스퍼터된 탄소 탑코트를 이용한다. 이 물질은 아르곤 내에서 DC 마그네트론 스퍼터된다.

본 실시예에서 모든 물질들에 대한 가스 분포는 기계 방향으로 대칭이다. 기계 가로 방향에서 반응성 물질에 대한 가스 유량은 기계 가로 균일도를 조정함에 따라 달라질 수 있다.

본 실시예는 하기 광학 특징을 나타낸다:

본 실시예는 하기 색 및 태양 성능을 나타낸다:

"NC Rs"는 비접촉 표면 저항이고 측정은 Ω/□의 단위로 된다.

뜨임 처리된 구현예에서 ΔE는 하기와 같다:

ㆍ 투과에 대해 6 색 단위 (color unit)

ㆍ 유리측 반사에 대해 10 색 단위

ㆍ 필름측 반사에 대해 14 색 단위

실시예 10

본 실시예는 하기 구조를 갖는 코팅을 포함하며, 이는 NiCr층 내 2:1 산소:kw 비를 채용한다.

공정 실행 데이터는 하기 표에 제공된다:

실시예 11

본 실시예에서, 본 발명에 따른 코팅의 어닐링된 버전이 제공된다. 적층 구조 배열 및 특징의 설명은 하기 표에 포함된다. 예시된 구현예에서 NiCrOx를 포함하는 흡수 배리어층이 이용된다.

실시예 12

본 실시예에서, 본 발명에 따른 코팅의 뜨임 처리된 버전이 제공된다. 적층 구조 배열 및 특징의 설명은 하기 표에 포함된다. 예시된 구현예에서 NiCrOx를 포함하는 흡수 배리어층이 이용된다.

본 발명은 특정 구현예에 관하여 기재되었으나, 언급된 특정의 상세 설명에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 당업자에게 암시를 줄 수 있는 본 발명의 범위 내에 해당하는 모든 다양한 변화 및 변경을 포함한다.

Claims

기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로
제1유전층;
제1결정핵 생성층;
제1Ag층;
제1배리어층;
제2유전층;
제2결정핵 생성층;
제2Ag층;
제2배리어층;
제3유전층; 및
선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1유전층, 제2유전층 또는 제3유전층 중 하나 이상은 아화학량론적(sub-stoichiometric) 상태인 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1배리어층 또는 제2배리어층 중 하나 이상은 흡수 배리어층인 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1배리어층 및 상기 제2배리어층 각각은 별도로 금속, 합금, 실리사이드, 흡수성 옥사이드 및 나이트라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 4에 있어서,
제1배리어층 및 제2배리어층 각각은 별도로 Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrO_x, Cr, Zr, Mo, W 및 ZrSi로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 5에 있어서,
제1배리어층 및 제2배리어층 중 하나 이상은 NiCr을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 5에 있어서,
제1배리어층 및 제2배리어층 중 하나 이상은 NiCrO_x을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1 또는 제2배리어층 중 하나 이상은 코팅의 투과를 낮출 수 있는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1 또는 제2배리어층 중 하나 이상은 코팅의 흡수를 증가시킬 수 있는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제2Ag층은 제1Ag층보다 두꺼운 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1배리어층은 제2배리어층보다 두꺼운 저방사율 코팅.
청구항 10에 있어서,
제1Ag층 두께 대 제2Ag층 두께의 비는 약 0.8 내지 약 1.2인 저방사율 코팅.
청구항 11에 있어서,
제1배리어층 두께 대 제2Ag 배리어 두께의 비는 약 1.2 내지 약 2.0인 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1결정핵 생성층은 제2결정핵 생성층보다 두꺼운 저방사율 코팅.
청구항 14에 있어서,
제1결정핵 생성층 두께 대 제2결정핵 생성층 두께의 비는 약 1.2 내지 약 2.0인 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제3유전층은 제2유전층의 굴절률 및 제1 유전층의 굴절률보다 모두 낮은 굴절률을 갖는 저방사율 코팅.
청구항 7에 있어서,
상기 배리어층 각각은 2:1의 산소:kw 비를 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
제1유전층, 제2유전층 및 제3유전층 각각은 독립적으로 옥사이드, 나이트라이드 및 옥시-나이트라이드, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 물질을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 18에 있어서,
제1유전층, 제2유전층 및 제3유전층 중 하나 이상은 옥사이드를 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 19에 있어서,
옥사이드는 Al 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 원소를 약 20wt% 이하 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 20에 있어서,
옥사이드는 Al 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 원소를 약 10wt% 이하 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 15에 있어서,
제1유전층, 제2유전층 및 제3유전층 중 하나 이상은 나이트라이드 또는 옥시-나이트라이드를 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
결정핵 생성층 중 하나 이상은 ZnAlO_x를 포함하는 저방사율 코팅.
기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로
SiAlO_xN_y를 포함하는 제1유전층;
ZnAlO_x를 포함하는 제1결정핵 생성층;
Ag를 포함하는 제1적외선 반사층;
NiCr를 포함하는 제1흡수 배리어층;
SiAlO_xN_y를 포함하는 제2유전층;
ZnAlO_x를 포함하는 제2결정핵 생성층;
Ag를 포함하는 제2적외선 반사층;
NiCr를 포함하는 제2흡수 배리어층;
SiAlO_xN_y를 포함하는 제3유전층; 및
선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅.
기판 상의 저방사율 코팅으로서, 상기 코팅은 기판으로부터 외곽측으로 순서대로
SiAlO_xN_y를 포함하는 제1유전층;
ZnAlO_x를 포함하는 제1결정핵 생성층;
Ag를 포함하는 제1적외선 반사층;
NiCrO_x를 포함하는 제1흡수 배리어층;
SiAlO_xN_y를 포함하는 제2유전층;
ZnAlO_x를 포함하는 제2결정핵 생성층;
Ag를 포함하는 제2적외선 반사층;
NiCrO_x를 포함하는 제2흡수 배리어층;
SiAlO_xN_y를 포함하는 제3유전층; 및
선택적으로 탑코트층을 포함하는 저방사율 코팅.
청구항 1에 있어서,
기판은 유리인 저방사율 코팅.
하나 이상의 흡수 배리어층을 포함하는 저방사율 적층 구조로서, 상기 저방사율 적층 구조는 태양열 획득 계수 (SHGC)가 약 0.31 이하인 것을 특징으로 하는 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
적층 구조는 태양열 획득 계수 (SHGC)가 약 0.22 내지 약 0.25인 것을 특징으로 하는 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
적층 구조는 IGU 상에서 측정된 광 투과율이 약 42% 내지 약 46%인 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
적층 구조는 IGU 상에서 측정된 광 투과율이 약 58% 내지 약 62%인 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
개선된 기계적 또는 화학적 안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 저방사율 적층 구조.
낮은 태양열 획득 계수 (SHGC)를 갖는 저방사율 적층 구조를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 청구항 1의 코팅을 기판 상에 증착하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 32에 있어서,
증착 단계는 마그네트론 스퍼터링 (magnetron sputtering)을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
뜨임 처리 (tempering) 또는 열 강화에 대한 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 저방사율 적층 구조.
청구항 34에 있어서,
적층 구조의 광학 성질은 뜨임 처리 또는 열 강화한 후에 열화되지 않는 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
적층 구조는 음의 a^* 및 음의 b^*의 투과 색을 갖는 저방사율 적층 구조.
청구항 27에 있어서,
적층 구조는 음의 a^* 및 양의 b^*의 투과 색을 갖는 저방사율 적층 구조.
청구항 1의 저방사율 코팅을 포함하는 자동차 창문.