KR20160043991A

KR20160043991A - 낮은 가시투과율을 갖는 저-e 코팅을 포함하는 코팅 제품

Info

Publication number: KR20160043991A
Application number: KR1020167006540A
Authority: KR
Inventors: 베른트 디스텔도르프; 안톤 디트리히; 크리쉬나 스와미나이두
Original assignee: 가디언 인더스트리즈 코퍼레이션.; 센트르 룩셈부르크게오이 데 레체르체 푸으 르 베르 에 라 세라미끄 에스. 에이. (씨.알.브이.씨.)
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2016-04-22
Also published as: US20160185660A1; CN105814002A; EP3033312B1; ES2873178T8; BR112016002513B1; WO2015023292A8; EP3033641B1; US10294150B2; EP3033312A1; MX2016002011A; US20180105460A1; EP3033312A4; US20190338582A1; EP3033641A1; US9873634B2; US20160177618A1; RU2016109089A; RU2655064C2; TR201908549T4; JP6389258B2

Abstract

본 발명은 저-E 코팅(Low-emissivity coating)을 포함하는 코팅 제품에 관한 것이다. 특정한 예의 실시형태에서, 저-E 코팅은, 기판(예를 들면, 유리 기판) 상에 제공되고, 접촉층(예를 들면, NiCr 기반층) 및 실리콘 질화물과 같은 물질의 또는 이를 포함하는 유전체층에 의해서 이격된 적어도 제1 및 제2적외선(IR) 반사층(예를 들면, 은 기반 층)을 포함한다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅 제품은 낮은 가시투과율(예를 들면, 60% 이하, 더 바람직하게 약 55% 이하, 가장 바람직하게 약 50% 이하)을 갖는다.

Description

낮은 가시투과율을 갖는 저-E 코팅을 포함하는 코팅 제품{COATED ARTICLE WITH LOW-E COATING HAVING LOW VISIBLE TRANSMISSION}

본 발명은 저-E 코팅(Low-emissivity coating)을 포함하는 코팅 제품에 관한 것이다. 특정한 예의 실시형태에서, 저-E 코팅은, 기판(예를 들면, 유리 기판) 상에 제공되고, 접촉층(예를 들면, NiCr 기반층) 및 실리콘 질화물과 같은 물질의 또는 이를 포함하는 유전체층에 의해서 이격된 적어도 제1 및 제2적외선(IR) 반사층(예를 들면, 은 기반 층)을 포함한다. 특정한 예의 실시형태에서, (모노리식 형태 및/또는 IG 윈도우 유닛 형태 내의)코팅 제품은, 낮은 가시투과율(예를 들면, 60% 이하, 더 바람직하게 약 55% 이하, 가장 바람직하게 약 50% 이하)을 갖는다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅 제품은 열처리되거나(예를 들면, 강화(thermal tempering), 열 굽힘(heat bending)) 열처리(HT)시 실질적으로 열에 안정하게 되도록 설계되는 것으로 HT에 의한 ΔE*값(유리측 반사율)은 5.0 이하, 더 바람직하게 4.5 이하이다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따르는 코팅 제품은 단열 유리 (IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 그 외의 형태의 윈도우, 또는 임의의 그 외의 적합한 용도에 관련해서 사용될 수 있다.

해당 분야에서, 코팅 제품은 단열 유리(IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 등과 같은 윈도우 용도에 사용되는 것이 공지되어 있다. 특정한 예에서 강화, 굽힘, 등의 목적을 위해서는 이러한 코팅 제품의 열처리(예를 들면, 강화, 열 굽힘, 및/또는 배강화)가 바람직하다는 것으로 공지되어 있다. 일반적으로 코팅 제품의 열처리(HT)는 적어도 580℃, 더 바람직하게 적어도 약 600℃, 더욱 더 바람직하게 적어도 620℃의 온도를 사용하는 것이 필요하다. 이러한 높은 온도(예를 들면, 약 5 내지 10분 이상)에서는 종종 코팅이 파괴되고 및/또는 열화되거나, 예기치 않게 변화된다. 따라서, 필요에 따라 코팅을 상당히 손상시키지 않는 예측 가능한 방법으로 열처리(예를 들면, 강화)에 견딜 수 있는 코팅이 바람직하다.

특정한 경우에, 코팅 제품의 설계자들은, 바람직한 가시투과율, 바람직한 색상, 낮은 복사율 (또는 복사도), 및 낮은 시트 저항(R_s)의 조합을 시도하고 있다. 이러한 코팅 제품은, 낮은 복사율(low-E) 및 낮은 시트 저항 특성에 의해서, 상당량의 IR 방사를 막고, 예를 들면, 차량 또는 건물 내부의 바람직하지 않은 난방을 줄일 수 있다.

본원에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제7,521,096호는, 은 기반 IR 반사층 아래에 아연 산화물(ZnO) 접촉층을 사용하고 하부 은(Ag) 기반 IR 반사층 위에 NiCrO_x 접촉층에 이어서 중앙 주석 산화물(SnO₂) 유전체층을 사용하는 저-E 코팅을 개시한다. 은 IR 반사층 아래의 ZnO 접촉층은 은의 성장을 위한 우수한 구조적 특성을 제공하지만, 특정한 예에서 ZnO에 의해 코팅의 화학적, 환경적, 및 기계적 내구성이 열화되는 것을 발견했다. 또한, 두꺼운 SnO₂ 유전체층은 HT 시 미세 결정질 및 응력을 나타내고 SnO₂, ZnO 및 Ag 사이의 계면을 거칠게 하고 내구성을 열화시키고 전달된 색상에 영향을 미칠 수 있다.

미국 특허 제5,557,462호는 SiN/NiCr/Ag/NiCr/SiN/NiCr/Ag/NiCr/SiN의 층 스택을 갖는 저-E 코팅을 개시한다. 그러나 '462 특허의 코팅 제품은 적어도 63%의 높은 가시투과율을 갖도록 설계된다. '462 특허의 칼럼 3, 라인 12-15에서는 가시투과율이 70% 미만(모노리식 코팅 제품) 및 63% 미만(IG 윈도우 유닛)인 것은 바람직하지 않은 것으로 교시되어 있다. 따라서, '462 특허에서는 가시투과율이 63% 미만인 코팅 제품과 상이한 것을 교시한다. 또한, 미국 특허 제8,173,263호에서 설명된 바와 같이, '462 특허의 코팅 제품은 열처리시 시트 저항(R_s)이 약 3 내지 5로부터 약 10까지 증가하기 때문에 열처리 될 수 없고, 헤이즈가 발생되는 경우가 있고 유리측 반사율 ΔE* 값은 약 5.0이기 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 유리측 반사율 ΔE* 값이 약 5.0 이하, 더 바람직하게 약 4.5 이하를 실현하도록, (i) 낮은 가시 투과율, (ii) 우수한 내구성, 및 (iii) HT 시 열안정성 중 하나 이상을 특징으로 하는 코팅 제품을 제공하는 것이 바람직하다.

용어 ΔE*(및 ΔE)는, 종래에 잘 이해되고 있고 문헌(Hunter et. al., The Measurement of Appearance, 2^nd Ed. Cptr. 9, page 162 et seq. [John Wiley & Sons, 1987])에 보고되어 있을 뿐 아니라 ASTM- 2244-93 에서 이를 결정하기 위한 다양한 기술과 함께 보고되어 있다. 종래기술에서 사용되는 바와 같이, ΔE*(및 ΔE)는 열처리 후 또는 열처리로 인해 제품에서 반사율 및/또는 투과율의 변화(또는 부족)(따라서 발색)를 적절하게 표시하는 하나의 수단이다. ΔE는 "ab" 기술 또는 (하첨자 "H"를 사용해서 나타낸)헌터 기술에 의해서 산출될 수 있다. ΔE는 헌터 Lab L, a, b 스케일 (또는 L_h, a_h, b_h)에 상응한다. 마찬가지로, ΔE*는 CIE LAB Scale L*, a*, b*에 상응한다. 둘 다는 유용하고 본 발명의 목적과 동등하다. 예를 들면, 상기 참조된 Hunter et. al.에 보고된 바와 같이, L*, a*, b* 스케일로서 알려진 직각 좌표/스케일 기술(CIE LAB 1976) 이 사용될 수 있고, L*는 (CIE 1976) 명도 유닛이고; a*는 (CIE 1976) 적녹색 유닛이고; b*는 (CIE 1976) 황청색 유닛이고; L*_oa*_ob*_o및 L*₁a*₁b*₁의 거리 ΔE*는 ΔE* = [(ΔL*)²+ (Δa*)²+ (Δb*)²]^1/2이고, ΔL*=L*₁- L*_o; Δa* = a*₁- a*_o; Δb*= b*₁ - b*_o; 하첨자 "o"는 열처리 전의 코팅(코팅 제품)을 나타내고, 하첨자 "1"은 열처리 후 코팅(코팅 제품)을 나타내고; 사용된 수치(예를 들면, a*, b*, L*)는 상기 (CIE LAB 1976) L*, a*, b* 좌표 기술에 의해서 산출된 것이다. 예를 들면, 유리측 반사율 ΔE* 값이 측정되는 경우, 유리측 반사율 a*, b* 및 L* 값이 사용된다. 유사한 방법으로, ΔE는 ΔE*에 대한 상기 식, 즉 ΔE* = [(ΔL*)²+ (Δa*)²+ (Δb*)²]^1/2을 사용하고, a*, b*, L*를 Hunter Lab 값 a_h, b_h, L_h로 치환함으로써 산출될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위 내에서 ΔE*의 정량화는, 상기 정의된 것과 동일한 ΔE* 개념을 사용하는 임의의 그 외의 기술에 의해서 산출된 것으로 전환되는 경우에 동등한 수치이다.

본 발명은 저 복사율(저-E) 코팅을 포함하는 코팅 제품에 관한 것이다. 특정한 예의 실시형태에서, 저-E 코팅은 기판(예를 들면, 유리 기판) 상에 제공되고 접촉층(예를 들면, NiCr 기반층) 및 실리콘 질화물과 같은 물질의 또는 이를 포함하는 유전체층에 의해 이격되는 적어도 제1 및 제2 적외선(IR) 반사층(예를 들면, 은 기반 층)을 포함한다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅 제품은 낮은 가시투과율(예를 들면 60% 이하, 더 바람직하게 약 55 이하, 더 바람직하게 약 50% 이하)을 갖는다. 특정한 예의 실시형태에서, 코팅 제품은 열처리(예를 들면, 강화 및/또는 열 굽힘)될 수 있고, 열처리 (HT)시 실질적으로 열에 안정하도록 설계되는 것으로, HT에 의한 ΔE* 값(유리측 반사율)은 5.0 이하, 더 바람직하게 4.5 이하이다. 이러한 낮은 ΔE* 값은 코팅 제품이 열처리(예를 들면 강화) 전 및 후에 육안으로 보이는 것과 대략 동일한 투과율 및 색 특성을 갖는 것을 나타낸다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따른 코팅 제품은 단열 유리(IG) 윈도우 유닛, 차량 윈도우, 그 외의 타입의 윈도우, 또는 임의의 다른 적합한 용도에 관련해서 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 코팅은 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이들을 포함하는 층(예를 들면, 오버코트)을 포함한다. 특정한 예의 실시형태에서, 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층은 코팅에서 은을 포함하는 IR 반사층의 각각보다 실질적으로 더 얇다.

유리측 반사율 ΔE* 값이 5.0 이하, 더 바람직하게 4.5 이하인 것을 실현하기 위해 (i) 낮은 가시투과율, (ii) 우수한 내구성, 및 (iii)HT 시 열안정성 중 하나, 둘 또는 셋 모두를 특징으로 하는 코팅 제품을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 유리 기판에 의해 지지되는 코팅을 포함하는 코팅 제품이 제공되고, 코팅은: 은을 포함하는 제1 및 제2 적외선(IR) 반사층 - 제1 IR 반사층은 제2 IR 반사층보다 유리 기판에 가깝게 위치함 -; 은을 포함하는 제1 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제1접촉층; NiCr을 포함하는 제1접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 유전체층; 실리콘 질화물을 포함하는 층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제2접촉층; NiCr을 포함하는 제2접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 은을 포함하는 제2 IR 반사층; 제2 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제3접촉층; NiCr을 포함하는 제3접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층; 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층 상에 바로 접촉해서 위치하는 지르코늄 산화물을 포함하는 층;을 포함하고, 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 두껍고; 은을 포함하는 제1 및 제2 IR 반사층의 각각은 지르코늄 산화물을 포함하는 층의 적어도 2배이고; 코팅 제품은 모노리식으로 측정된 가시투과율이 60% 이하이다.

도 1은 본 발명의 예의 실시형태에 따르는 코팅 제품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예의 실시형태에 따르는 IG 윈도우 유닛 내에 제공된 도 1의 코팅 제품의 단면도이다.

본원의 코팅 제품은 IG 윈도우 유닛, 적층된 윈도우 유닛(예를 들면, 차량 또는 건물 용도에 사용하기 위한 것), 차량 윈도우, 모노리식 건축물의 윈도우, 주택의 윈도우, 및/또는 하나 또는 다수의 유리 기판을 포함하는 임의의 그 외의 적합한 용도에서 사용될 수 있다.

본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 코팅은 이중-은 스택을 포함한다. 예를 들면, 도 1을 참조하면, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 유리 기판에 의해서 지지되는 코팅을 포함하는 코팅 제품이 제공되고, 코팅은, 은을 포함하거나 필수적으로 은으로 이루어진 제1적외선(IR) 반사층(9) 및 제2적외선(IR) 반사층(19) - 제1 IR 반사층(9)은 제2 IR 반사층(19)보다 유리 기판(1)에 가깝게 위치함 - ; 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9) 하에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제1접촉층(7), 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9) 상에 바로 접촉해서 위치하는 제2접촉층(11); NiCr을 포함하는 제1접촉층(11) 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 유전체층(14); 실리콘 질화물을 포함하는 층(14) 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제3접촉층(17); NiCr을 포함하는 제2접촉층(17) 상에 바로 접촉해서 위치하는 은을 포함하는 제2 IR 반사층(19); 제2 IR 반사층(19) 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제4 접촉층(21); 을 포함하고, 은을 포함하는 제2 IR 반사층(19)은 적어도 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9) 만큼 두껍다. 특정한 바람직한 실시형태에서, 은을 포함하는 제2 IR 반사층(19)은 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9)보다 더 두꺼운 경우, 더 바람직하게 제2 IR 반사층(19)은 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9)보다 적어도 10 옹스트롱 더 두꺼운 경우(더 바람직하게 적어도 20 옹스트롱 더 두껍다), 놀랍게도 유리한 결과가 달성될 수 있는 것을 알 수 있다. 코팅은 도 1에 도시된 실리콘 질화물의 또는 이를 포함하는 3개의 유전체층(3,14, 및 24)을 포함한다. 또한, 코팅은 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층(예를 들면, 오버코트)(27)을 포함한다. 특정한 예의 실시형태에서, 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층(27)은 코팅에서 은을 포함하는 IR 반사층(9,19) 중 하나 또는 둘 다보다 얇다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 은을 포함하는 IR 반사층(9 및 19)의 각각은 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층(27)의 적어도 2배 만큼 두껍고, 더 바람직하게 적어도 3배 만큼 두껍다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 코팅은 은 등의 또는 이를 포함하는 2개의 IR 반사층(9,19)을 포함한다.

광학 및 열적 특성과 함께 내구성을 증가시키기 위해서, 및 HT 전후에 상당한 구조 변화를 피하기 위해서, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에 따른 코팅 제품은 실리콘 질화물의 또는 이를 포함하는 중앙 유전체층(14)을 갖고 하부 접촉층(7,17)은 (ZnO과 대조적으로)NiCr에 기초한다. 층(7,11,17 및/또는 21)의 금속성 또는 실질적으로 금속성인 NiCr(경우에 따라 부분적으로 질화된 것)을 사용하는 것은, (은 아래의 ZnO 하부 접촉층 및/또는 은 위의 매우 산화된 NiCr 상부 접촉층을 사용하는 것에 비해)화학적, 기계적 및 환경적 내구성이 개선되는 것을 알 수 있다. 비정질 상태의 실리콘 질화물 포함 층(14)을 스퍼터 증착하여, 코팅된 상태 및 HT 상태에서 비정질이도록 하면, 코팅의 전체 안정성을 돕는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제7,521,096호의 코팅은 1 시간 동안 65℃에서 5% HCl에서 제거되는 반면, 본원의 실시예 및 도 1에 도시된 코팅은 이 HCl 시험을 견딜 수 있다. 높은 온도 및 높은 습도 환경에서, 노출 2일 후의 '096 특허의 코팅에 비해 노출 10 일 후의 본원의 도 1 및 실시예의 코팅은 손상이 더 적다. "브릭 워시"에 대해 사용되는 것과 같은 높은 부식 약품에 대한 부식 저항에 의해서, 특정한 예의 IG 및 적층된 실시형태에서 에지 제거가 수행될 필요가 없다. 마찬가지로, 기계적 마모 시험, 열 사이클링 및 염 포그 시험에 대해, 본원의 실시예의 코팅은 '096 특허의 코팅에 비해 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 상부 Ag 기반 IR 반사층(19)이 하부 Ag 기반 IR 반사층(9)보다 두껍게 하면, 코팅의 특정한 광학 특성이 개선되는 것을 알 수 있다. 본원에서 검토된 비교적 낮은 ΔE* 값 때문에 코팅은 코팅된 채로 또는 열처리된 채로 사용될 수 있다. 예를 들면, 코팅(30)은 (도 2에 도시된)IG 윈도우 유닛의 표면 #2에 위치하는 경우, 열처리에 의한 낮은 유리측 반사율 ΔE*값은, 코팅 제품이 열처리(예를 들면, 강화) 전후에 육안으로 관찰된 것과 대략 동일한 투과율 및 색상 특성을 갖고, 광학 특성에 상당히 영향을 미치지 않고 코팅된 또는 열처리된 채로 사용될 수 있는 것을 나타낸다.

도 1과 같은 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서 다수의 IR 반사층(예를 들면, 이격된 2개의 은-기반 층)을 갖는, 열처리된 코팅 제품 및/또는 열처리되지 않은 코팅 제품은 시트 저항(R_s)이 5.0 이하(더 바람직하게 4.0 이하, 더욱 더 바람직하게 3.0 이하)인 것을 실현할 수 있다. 본원에 기재된 "열처리" 및 "열처리하는 것"은 유리-포함 제품의 강화, 열 굽힘 및/또는 배강화를 얻기 위해 충분한 온도까지 제품을 가열하는 것을 의미한다. 이 정의는, 강화, 굽힘 및/또는 배강화를 얻기 위해, 예를 들면, 적어도 약 580℃, 바람직하게 적어도 약 600℃의 온도에서 오븐 또는 퍼니스에서 충분한 기간 동안 코팅 제품을 가열하는 것을 포함한다. 특정한 예에서, HT는 적어도 약 4 내지 5 분 동안 실시될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 코팅 제품은 열처리되거나 열처리되지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 예의 비제한 실시형태에 따르는 코팅 제품의 측 단면도이다. 코팅 제품은 기판(1)(예를 들면, 두께가 약 1.0 내지 10.0 mm, 더 바람직하게 약 1.0 mm 내지 3.5 mm인, 투명, 녹색, 청동색, 또는 청녹색 유리 기판) 및 기판(1) 상에 직접 또는 간접적으로 제공되는 저-E 코팅(또는 층 시스템)(30)을 포함한다. 코팅(또는 층 시스템)(30)은, 예를 들면, Si₃N₄,또는헤이즈 감소용 Si-풍부 형태 실리콘 질화물, 또는 본 발명의 다른 실시형태에서 임의의 다른 적합한 화학양론 실리콘 질화물일 수 있는 하부 유전체 실리콘 질화물층(3), 하부 접촉층(7)(이는 하부 IR 반사층(9)과 접촉함), 제1 전도성 및 바람직하게 금속성 또는 실질적으로 금속성인 적외선(IR) 반사층(9), 상부 접촉층(11)(IR 반사층(9)에 접촉), 유전체 실리콘 질화물-기반 및/또는 유전체 실리콘 질화물-포함 층(14), 하부 접촉층(17)(이는 IR 반사층(19)에 접촉함), 제2 전도성 및 바람직하게 금속성 또는 실질적으로 금속성인 IR 반사층(19), 상부 접촉층(21)(IR 반사층(19)에 접촉함), Si₃N₄, 헤이즈 감소용 Si-풍부 형태, 또는 본 발명의 다른 실시형태에서 임의의 다른 적합한 화학양론 실리콘 질화물일 수 있는 유전체 실리콘 질화물층(24), 지르코늄 산화물(예를 들면, ZrO₂)과 같은 물질의 또는 이를 포함하는 오버코트 층(27) 을 포함한다. "접촉"층(7,11, 17, 및 21)은 각각 IR 반사층(예를 들면, Ag-기반 층)에 접촉한다. 상기 층(3 내지 27)은, 유리 또는 플라스틱 기판(1) 상에 제공되는 저-E(즉, 낮은 복사율) 코팅(30)을 구성한다. 층(3 내지 27)은 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서 기판(1) 상에 스퍼터 증착될 수 있고, 각각의 층은 필요에 따라 하나 이상의 타겟을 사용해서 진공에서 스퍼터 증착된다(스퍼터 타겟은 세라믹 또는 금속성일 수 있다). 금속성 또는 실질적으로 금속성인 층(예를 들면, 층(7, 9, 11, 17, 19 및 21))은 아르곤 가스 함유 분위기에서 스퍼터링될 수 있지만, 질화된 층(예를 들면, 층(3, 7, 11, 14, 17, 21 및 24))은 질소 및 아르곤 가스의 혼합물을 함유하는 분위기에서 스퍼터링될 수 있다. 접촉층(7, 11, 17 및 21)은 본 발명의 상이한 예의 실시형태에서 질화물이거나 질화물이 아닐 수 있다.

모노리식 예에서, 코팅 제품은 도 1에서 도시된 바와 같이 하나의 유리 기판(1)만을 포함한다. 그러나, 본원에 기재된 모노리식 코팅 제품은 적층된 차량 차폐판, IG 윈도우 유닛 등과 같은 장치에서 사용될 수 있다. IG 윈도우 유닛에 대해서, IG 윈도우 유닛은 2개의 이격된 유리 기판을 포함할 수 있다. 예시의 IG 윈도우 유닛은 미국특허 문헌 제2004/0005467호에서 도시되어 기재되고, 그 전체 내용은 참조로 포함되어 있다. 도 2에는 예시의 IG 윈도우 유닛을 도시하고, 이는, 도 1에 도시된 코팅된 유리 기판(1)이 추가의 유리 기판(2)과 사이에 한정된 갭(50)을 갖도록, 스페이서, 씰란트(40) 등을 통해서 추가의 유리 기판(2)에 커플링된 것을 포함한다. IG 윈도우 유닛 실시형태에서 기판 사이의 갭(50)은, 특정한 예에서 아르곤(Ar)과 같은 가스로 충진될 수 있다. 예시의 IG 유닛은 한 쌍의, 이격된 투명한 유리 기판을 포함하고, 각각의 두께는 약 3 내지 4 mm이고, 2개의 기판 중 하나는 특정한 예에서 코팅(30)으로 코팅되고, 기판 사이의 갭(50)은 약 5 mm 내지 30 mm, 바람직하게 약 10 내지 20 mm, 더 바람직하게 약 16 mm일 수 있다. 특정한 예에서, 저-E 코팅(30)은 갭을 대향하는 2개의 기판의 내측 표면에 제공된다(도 2에는 코팅이 갭(50)을 대향하는 기판(1)의 내측 주요면 상에 배치되어 있지만, 갭(50)을 대향하는 기판(2)의 내측 주요면 상에 배치될 수도 있다). 기판(1) 또는 기판(2)은 건물 외측에서 IG 윈도우 유닛의 최외측 기판일 수 있다(예를 들면, 도 2에 도시된 기판(1)은 건물 외측에 가장 가까운 기판이고, 코팅(30)은 IG 윈도우 유닛의 표면 #2 상에 제공된다).

본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 접촉층(7, 11, 17, 21) 중 하나, 둘, 셋 또는 넷 모두는 NiCr(Ni:Cr의 임의의 적합한 비)의 또는 이를 포함하는 것일 수 있고, 질화되거나(NiCrN_x) 질화되지 않을 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 이러한 NiCr 포함 층(7,11, 17, 21) 중 하나, 둘, 셋, 또는 넷 모두는 실질적으로 또는 전체 산화되지 않는다. 특정한 예의 실시형태에서, 층(7, 11, 17 및 21)는 (흔적량의 그 외의 요소가 존재할 수 있지만) 모두 금속성 NiCr 또는 실질적으로 금속성인 NiCr일 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, NiCr 기반층(7, 11, 17, 21) 중 하나, 둘, 셋 또는 넷 모두는 0 내지 10% 산소, 더 바람직하게 0 내지 5% 산소, 및 가장 바람직하게 0 내지 2% 산소(원자%)를 포함할 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, 이러한 층(7, 11, 17, 21) 중 하나, 둘, 셋 또는 넷 모두는 0 내지 20% 질소, 더 바람직하게 1 내지 15% 질소, 가장 바람직하게 약 1 내지 12% 질소(원자%)를 포함할 수 있다. NiCr 기반 층(7, 11, 17 및/또는 21)은 스테인레스 스틸, Mo 등과 같은 그 외의 물질로 도핑될 수 있거나 도핑되지 않을 수 있다. 은 기반 IR 반사층(9,19) 아래의 NiCr 기반 접촉층(7 및/또는 17)을 사용하면, (층(7 및 17)이 대신에 ZnO 인 경우에 비해) 코팅 제품의 내구성이 개선되는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 특정한 실시형태에서, 유전체층(3, 14, 24)은 실리콘 질화물이거나 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 실리콘 질화물층(3, 14, 24)은 특히 코팅 제품의 열처리 가능성을 개선하고 선택적인 열처리(예를 들면, 강화 등) 중에 그 외의 층을 보호할 수 있다. 실리콘 질화물층(3, 14, 24) 중 하나 이상은 화학양론 형태(즉, Si₃N₄)이거나, 본 발명의 다른 실시형태에서의 Si-풍부 형태의 실리콘 질화물일 수 있다. Si-풍부 실리콘 질화물-포함 층(3 및/또는 14)에서 프리 Si(free-Si)가 존재하면, 예를 들면 HT 중에 유리(1)로부터 외측으로 이동하는 나트륨(Na)과 같은 특정한 원자가 은에 도달하고 손상시키기 전에, Si-풍부 실리콘 질화물-포함 층에 의해서 특정한 원자가 효율적으로 차단될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, Si-풍부 Si_xN_y가 HT 중에 손상되는 은 층의 양을 줄여서, 시트 저항(Rs)을 만족스러운 수준으로 감소시키거나 유지할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 특정한 예의 선택적 실시형태에서, 층(3,14, 및/또는24)에서 Si-풍부 Si_xN_y는 HT 중에 손상(예를 들면, 산화)되는 은 및/또는 NiCr의 양을 줄일 수 있는 것을 알 수 있다. 특정한 예의 실시형태에서, Si-풍부 실리콘 질화물이 사용되는 경우, 증착된 Si 풍부 실리콘 질화물층(3,14 및/또는 24)은 Si_xN_y 층을 특징으로 하고, x/y는 0.76 내지 1.5, 더 바람직하게 0.8 내지 1.4, 더욱 바람직하게 0.82 내지 1.2일 수 있다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 본원에 검토된 실리콘 질화물층의 일부 또는 전부가 스테인레스 스틸 또는 알루미늄과 같은 그 외의 물질로 도프될 수 있다. 예를 들면, 본원에서 검토된 실리콘 질화물층(3,14,24)의 일부 및/또는 전체는, 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 선택적으로 약 0 내지 15% 알루미늄, 바람직하게 약 1 내지 10% 알루미늄을 포함할 수 있다. 실리콘 질화물 층(3, 14, 24)은, 본 발명의 특정한 실시형태에서, 아르곤 및 질소 가스를 갖는 분위기에서 Si 또는 SiAl 타겟을 스퍼터링함으로써 증착될 수 있다. 특정한 예에서 소량의 산소는 실리콘 질화물층에 제공될 수 있다.

적외선(IR) 반사층(9 및 19)은 바람직하게 실질적으로 또는 전체 금속성 및/또는 전도성을 갖고, 은(Ag), 금, 또는 임의의 그 외의 적합한 IR 반사 물질을 포함하거나 필수적으로 이들로 구성될 수 있다. IR 반사층(9 및 19)은 코팅이 저-E 및/또는 양호한 광 제어 특징을 가질 수 있도록 돕는다.

도시된 코팅의 상부 또는 하부에 그 외의 층이 또한 제공될 수 있다. 따라서, 층 시스템 또는 코팅이 기판 (1) "상에" 또는 기판(1)에 "의해서" (직접 또는 간접적으로) 지지된다고 하더라도, 그 사이에 다른 층이 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 1의 코팅은, 층(3)과 기판(1) 사이에 그 외의 층이 제공되더라도, 기판 (1) "상에" 또는 기판(1)에 "의해서" 지지된다고 볼 수 있다. 또한, 특정한 실시형태에서, 도시된 코팅의 특정한 층은 제거될 수 있지만, 본 발명의 특정한 실시형태의 전체의 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 그 외의 층이 다양한 층 사이에 첨가되거나, 본 발명의 그 외의 실시형태에서, 다양한 층이 분리되고, 분리된 영역 사이에 그 외의 층이 첨가될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서 다양한 두께 및 물질이 층에 사용될 수 있지만, 도 1 실시형태에서 유리 기판(1) 상에서, 유리 기판으로부터 외부로 각각의 층의 예시의 두께 및 물질은 다음과 같다(인용된 물리적 두께):

은을 포함하는 제2 IR 반사층(19)은 적어도 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9)만큼 두껍다. 특정한 바람직한 실시형태에서, 은을 포함하는 제2 IR 반사층(19)은 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9)보다 두꺼운 경우, 더 바람직하게 제2 IR 반사층(19)은 은을 포함하는 제1 IR 반사층(9)보다 적어도 10 옹스트롱 두꺼운 경우(더 바람직하게 적어도 20 옹스트롱 두꺼운 경우), 놀랍게도 유리한 결과가 달성될 수 있는 것을 알 수 있다.

특정한 예의 실시형태에서, 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층(27)은 코팅(30)에서 은을 포함하는 IR 반사층(9,19)의 각각보다 얇다. 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 은을 포함하는 IR 반사층(9 및 19)의 각각은 지르코늄 산화물 및/또는 지르코늄 옥시질화물의 또는 이를 포함하는 층(27)의 적어도 2배만큼 두껍고 더 바람직하게 적어도 3배만큼 두껍다.

특정한 예의 실시형태에서, 특정한 실리콘 질화물 기반 층(14)은 그 외의 실리콘 질화물 기반 층(3 및 24)의 각각보다 두껍고, 바람직하게 적어도 100 옹스트롱 정도, 더 바람직하게는 적어도 300 옹스트롱 정도, 가장 바람직하게 400 옹스트롱 정도 두껍다. 또한, 특정한 예의 실시형태에서, 실리콘 질화물 기반 층(3,14 및 24)의 각각은 지르코늄 산화물 포함층(27)의 적어도 2배만큼 두껍고, 더 바람직하게 적어도 3배, 가장 바람직하게 적어도 4배 또는 5배만큼 두껍다.

코팅(30)은 단일 은 기반 저-E 코팅에 비해 내측 및 외측 반사율이 감소하고 우수한 내구성을 제공한다. 그러나, 델타-E* 값은 일반적으로 4 내지 5 내에 있다. 코팅 및 코팅을 포함하는 코팅 제품은, 투과 및 반사 시에 청색광을 나타내도록 설계될 수 있지만, 선택적 HT 후 약간 더 중성으로 될 수 있다.

본 발명의 특정한 예의 실시형태에서, 본원의 코팅 제품은 (선택적 열처리 전 및/또는 후의) 모노리식으로 측정되는 경우 표2에 기재된 다음의 광학 및 광 특성을 가질 수 있다. 본원에 시트 저항(R_s)는 모든 IR 반사층(예를 들면, 은층(9,19))에 대해 고려된다. "열처리 전"은 어닐링 된 것을 의미하지만, 본원에 기재된 강화와 같은 고온 열처리 전을 의미하는 것을 유의한다.

상기로부터 알 수 있듯이 열처리(예를 들면, 강화)는 코팅 제품의 가시투과율을 약간 증가시킬 수 있다.

본 발명의 특정한 예의 적층 실시형태에서, 본원의 코팅 제품은 강화에 충분한 정도까지 선택적으로 열처리되고 IG 유닛을 형성하기 위해 또 다른 유리 기판에 커플링되는 것으로, 도 2에 도시된 구조에서 상기 인용된 광학/광 특성을 가질 수 있다(예를 들면, 2개 유리 시트는, 6 mm 두께의 투명 유리로서, 그 사이에 90/10아르곤/공기로 충진된 16 mm 갭을 갖는다). 이러한 IG 윈도우 유닛은 본 발명의 특정한 예의 실시형태에서 약 20 내지 55%의 가시투과율을 가질 수 있다.

다음 실시예는 예시의 목적으로 제공되고 달리 청구되지 않는 한 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

실시예 1 내지 3

다음의 실시예 1 내지 3은 층 두께에 대해서 상기 차트에서 "실시예" 칼럼에서 표시된 각각의 층두께를 갖고, 도 1에 기재된 대략적인 층 두께를 갖도록 6 mm 두께 투명(clear/transparent)한 유리 기판 상에 스퍼터링 코팅을 통해 수행되었다.

도 1에 도시된 바와 같은 모노리식으로 코팅된 제품에 대해 측정된 실시예 1 내지 3의 광학 특성이 기재되어 있다. 다음의 표 1에 측정된 값은 열처리 전의 값이다. "f"는 필름 반사율, 즉 코팅 제품의 필름측으로부터의 반사율이고, "g"는 유리측 반사율을 의미하는 것을 유의한다.

상기 실시예로부터 알 수 있듯이, 모노리식으로 측정된 코팅 제품은 바람직한 낮은 가시투과율을 갖고, 매우 바람직한 유리측 반사 색상(reflective color)을 가질 수 있다. 특히, 모노리식 a*_g (유리측 반사율 a* 색)은 -1 내지 -5의 바람직한 범위 내에 있고, b*_g (유리측 반사율 b* 색)은 -5 내지 -10의 바람직한 범위 내에 있다. 또한, 유리측 반사율(RgY)은, 10% 미만이고, 바람직하게 9% 이하인 점에서 우수했다. 코팅 제품은 특히 도 2에 도시된 IG 윈도우 유닛에 배치되는 경우, 바람직한 특성이 있다.

강화 후 모노리식 코팅 제품에 대해 측정된 실시예 1 내지 3의 광학 특성이 하기에 기재되어 있다.

상기 실시예로부터 알 수 있듯이, 모노리식으로 측정된 코팅 제품은 바람직한 낮은 가시투과율을 갖고, 매우 바람직한 유리측 반사 색상을 가질 수 있다. 특히, 모노리식 a*_g (유리측 반사율 a* 색)은 0 내지 -2의 실시예 2 내지 3에서 바람직한 범위 내에 있고, b*_g (유리측 반사율 b* 색)은 -8 내지 -12의 실시예 2 내지 3에서 바람직한 범위 내에 있다. 또한, 유리측 반사율(RgY)은, 10% 미만인 점에서 우수했다. 코팅 제품은 특히 도 2에 도시된 IG 윈도우 유닛에 배치되는 경우, 바람직한 특성이 있다.

즉, 코팅 제품이 도 2에 도시된 IG 윈도우 유닛에 위치하는 경우, 실시예 1 내지 3의 코팅 제품을 포함하는 IG 윈도우 유닛의 광학 특성이 하기에 기재되어 있다(IG 유닛의 표면 #2 상에, 유리측 반사율 값은 외측으로부터 나타낸다). 이러한 값은 IG 유닛에서 사용되는 열처리되지 않은(즉, 강화되지 않은) 코팅 제품에 대한 것이다.

본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시형태로 고려되는 것에 관련해서 기재되지만, 본 발명은 개시된 실시형태로 한정되는 않고, 첨부한 청구범위의 사상과 범위 내에서 포함된 다양한 변경 및 동등한 배열을 포함하는 것으로 이해된다.

Claims

유리 기판에 의해 지지되는 코팅을 포함하는 코팅 제품으로서, 상기 코팅은:
은을 포함하는 제1적외선(IR) 반사층 및 제2적외선(IR) 반사층 - 상기 제1 IR 반사층은 상기 제2 IR 반사층보다 상기 유리 기판에 가깝게 위치함 -;
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제1접촉층;
상기 NiCr을 포함하는 제1접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 유전체층;
상기 실리콘 질화물을 포함하는 층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제2접촉층;
상기 NiCr을 포함하는 제2접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층;
상기 제2 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 NiCr을 포함하는 제3접촉층;
상기 NiCr을 포함하는 제3접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층;
상기 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층 상에 바로 접촉해서 위치하는 지르코늄 산화물을 포함하는 층;을 포함하고,
상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 두껍고;
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층 및 제2 IR 반사층의 각각은 상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층의 적어도 2배만큼 두껍고;
상기 코팅 제품은 모노리식으로 측정된 가시투과율이 60% 이하인, 코팅 제품.
제1항에 있어서,
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층 및 제2 IR 반사층의 각각은 상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층의 적어도 3배만큼 두꺼운, 코팅 제품.
제1항에 있어서,
상기 제1 IR 반사층 및 제2 IR 반사층의 각각은 상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층의 적어도 4배만큼 두꺼운, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층은 질소를 더 포함하는, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 적어도 10 Å 더 두꺼운, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 적어도 20 Å 더 두꺼운, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 적어도 30 Å 더 두꺼운, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 NiCr을 포함하는 제1접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 상기 실리콘 질화물을 포함하는 유전체층은 비정질인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 NiCr을 포함하는 제1접촉층은 실질적으로 금속성이거나 금속성이면서 약 5%(원자%) 이하의 산소를 함유하는, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 NiCr을 포함하는 제2접촉층은 실질적으로 금속성이거나 금속성이면서 약 5%(원자%) 이하의 산소를 함유하는, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 NiCr을 포함하는 제3접촉층은 실질적으로 금속성이거나 금속성이고 약 5%(원자%) 이하의 산소를 함유하는, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 제1접촉층, 제2접촉층, 및/또는 제3접촉층은 질소를 더 함유하는, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅 제품은 모노리식으로 측정된 가시투과율이 약 20 내지 60%인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅 제품은 강화되지 않고 모노리식으로 측정된 가시투과율이 약 20 내지 55%인, 코팅 제품.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅 제품은 강화되는, 코팅 제품.
제15항에 있어서,
상기 코팅 제품은 열처리되고 유리측 반사율 ΔE* 값은 열처리로 인하여 5.0 이하인, 코팅 제품.
제16항에 있어서,
상기 코팅 제품은 열처리되고 유리측 반사율 ΔE* 값은 열처리로 인하여 4.5 이하인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층은 두께가 110 내지 145 Å이고, 상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 두께가 150 내지 215 Å인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층은 두께가 25 내지 50 Å인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅은 시트 저항(R_s)이 4.0 옴/스퀘어 이하인, 코팅 제품.
상기 어느 한 항의 코팅 제품, 및 상기 코팅 제품에 커플링되는 또 다른 유리 기판을 포함하는, IG 윈도우 유닛.
유리 기판에 의해 지지되는 코팅을 포함하는 코팅 제품으로서, 상기 코팅은:
은을 포함하는 제1적외선(IR) 반사층 및 제2적외선(IR) 반사층 - 상기 제1 IR 반사층은 상기 제2 IR 반사층보다 상기 유리 기판에 가깝게 위치함 -;
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 제1접촉층;
상기 제1접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 유전체층;
상기 실리콘 질화물을 포함하는 층 상에 바로 접촉해서 위치하는 제2접촉층;
상기 제2접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층;
상기 제2 IR 반사층 상에 바로 접촉해서 위치하는 제3접촉층;
상기 제3접촉층 상에 바로 접촉해서 위치하는 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층;
상기 실리콘 질화물을 포함하는 또 다른 유전체층 상에 바로 접촉해서 위치하는 지르코늄 산화물을 포함하는 층;을 포함하고,
상기 은을 포함하는 제2 IR 반사층은 상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층보다 두껍고;
상기 은을 포함하는 제1 IR 반사층 및 제2 IR 반사층의 각각은 상기 지르코늄 산화물을 포함하는 층의 적어도 2배만큼 두껍고;
상기 코팅 제품은 모노리식으로 측정된 가시투과율이 60% 이하인, 코팅 제품.