DE102012207556A1 - IR-reflecting, transparent layer system and method for its production - Google Patents

Abstract

Es wird ein Infrarotstrahlung reflektierendes transparentes Schichtsystem auf einem transparenten, dielektrischen Substrat S0 und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben, welches vom Substrat S0 aufwärts betrachtet eine Grundschichtanordnung GA mit einer dielektrischen Grundschicht GAG, einer darüber liegenden Funktionsschichtanordnung UFA mit einer metallischen Funktionsschicht UFAF und einer Blockerschicht UFAB und eine Deckschichtanordnung DA umfasst. Um die Materialkosten des Schichtsystems ohne Verlust in den optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften zu senken, enthält zumindest eine Funktionsschicht UFAF, MFAF, OFAF Kupfer und zumindest eine Funktionsschicht UFAF, MFAF, OFAF Silber.The invention relates to an infrared radiation-reflecting transparent layer system on a transparent, dielectric substrate S0 and to a method for producing the same, which viewed from the substrate S0 has a base layer arrangement GA with a dielectric base layer GAG, an overlying functional layer arrangement UFA with a metallic functional layer UFAF and a blocking layer UFAB and a cover layer arrangement DA comprises. In order to reduce the material costs of the layer system without loss in the optical, mechanical and thermal properties, at least one functional layer contains UFAF, MFAF, OFAF copper and at least one functional layer UFAF, MFAF, OFAF silver.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein wärmebehandelbares Infrarotstrahlung (IR-) reflektierendes, transparentes Schichtsystem, welches zumindest zwei metallische IR-Reflexionsschichten auf einem transparenten, dielektrischen Substrat enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtsystems. The invention generally relates to a heat-treatable infrared radiation (IR) -reflecting, transparent layer system which contains at least two metallic IR reflection layers on a transparent, dielectric substrate, and to a method for producing such a layer system.

Funktionell ist ein IR-reflektierendes Schichtsystem, nachfolgend auch nur als Schichtsystem bezeichnet, durch seine niedrige Emissivität und damit verbundene hohe Reflektivität sowie geringe Transmission im spektralen IR-Bereich (Wellenlängen von >> 3µm) gekennzeichnet. Gleichzeitig soll eine hohe (Low-E-Schichtsysteme) oder gezielt verminderte Transmission (Low-E-Sun-Schichtsysteme) im Bereich des sichtbaren Lichts erzielt werden. Es weist somit einen steilen Abfall der Transmission und einen starken Anstieg der Reflexion im Übergang vom sichtbaren Licht zum nahen Infrarot auf. Aufgrund ihres Emissionsverhaltens werden solche Schichtsysteme allgemein als Low-E-Schichtsysteme bezeichnet. Functionally, an IR-reflecting layer system, hereinafter also referred to as layer system, characterized by its low emissivity and associated high reflectivity and low transmission in the spectral IR range (wavelengths of >> 3μm). At the same time a high (low-E layer systems) or targeted reduced transmission (low-E-Sun layer systems) in the visible light range should be achieved. It thus has a steep drop in transmission and a large increase in reflection in the transition from visible light to near infrared. Due to their emission behavior, such layer systems are generally referred to as low-E layer systems.

Die Low-E-Sun-Schichtsysteme werden für Architekturverglasungen, als Sonnenschutzverglasung, dort eingesetzt, wo ein Energieeintrag durch die Verglasung überwiegt und eine geringe Energietransmission und damit verbunden eine hohe Selektivität der eingesetzten Verglasung von Vorteil ist. Demgegenüber werden die oben beschriebenen Low-E-Schichtsysteme für Verglasungen in klimatischen Regionen mit überwiegendem Energieverlust durch die Verglasung verwendet. Neben dem Aufbau und den Materialien der verschiedenen IR-reflektierenden Schichtsysteme ist auch deren Einbauort in Architekturverglasungen verschieden. Nachfolgend werden beide Arten von IR-reflektierenden Schichtensystemen vereinfacht als Schichtsystem bezeichnet und soll, soweit nichts anderes beschrieben, Low-E- und Low-E-Sun-Schichtsysteme umfassen. The low-E-Sun coating systems are used for architectural glazing, as solar control glazing, where an energy input through the glazing predominates and a low energy transmission and thus a high selectivity of the glazing used is advantageous. In contrast, the low-E layer systems described above are used for glazing in climatic regions with predominant energy loss through the glazing. In addition to the structure and the materials of the various IR-reflecting layer systems and their location in architectural glazing is different. In the following, both types of IR-reflecting layer systems will be referred to simply as a layer system and, unless otherwise described, should comprise low-E and low-E-Sun layer systems.

Ein Schichtsystem weist zur Erzielung der beschriebenen Eigenschaften transparente und teilabsorbierende, funktionell unterscheidbare Schichtanordnungen auf. A layer system has transparent and partially absorbing, functionally distinguishable layer arrangements in order to achieve the described properties.

Der Begriff der „Schichtanordnung“ umfasst wie beschrieben im Regelfall mehr als eine Schicht, schließt aber ebenso ein, dass eine Schichtanordnung nur aus einer Einzelschicht besteht, die für sich die jeweilige Funktion realisiert. Die Zuordnung einzelner Schichten zu den Schichtanordnungen ist nicht in jedem Fall eindeutig vorzunehmen, da jede Schicht sowohl auf die benachbarten Schichten als auch auf das gesamte System Einfluss hat. Allgemein erfolgt eine Zuordnung einer Schicht anhand ihrer Funktion. The term "layer arrangement" as described generally comprises more than one layer, but also includes that a layer arrangement consists only of a single layer, which realizes the respective function. The assignment of individual layers to the layer arrangements is not always unambiguous, since each layer has an influence on the adjacent layers as well as on the entire system. Generally, a layer is assigned based on its function.

Allgemein umfasst ein Schichtsystem vom Substrat aufwärts betrachtet zunächst eine Grundschichtanordnung, welche primär einen Mittler zwischen dem Substrat und der weiteren Schichtenfolge insbesondere der Haftung des Systems auf dem Glas dient. Die Schichten der Grundschichtanordnung können auch die Eigenschaften des Schichtsystems als Ganzes beeinflussen, wie z.B. der chemischen und/oder mechanischen Beständigkeit und/oder der Einstellung optischer Eigenschaften. In general, a layer system, viewed from the substrate upwards, initially comprises a base layer arrangement which primarily serves as an intermediary between the substrate and the further layer sequence, in particular the adhesion of the system to the glass. The layers of the basecoat assembly may also affect the properties of the layer system as a whole, such as e.g. the chemical and / or mechanical resistance and / or the adjustment of optical properties.

Über der Grundschichtanordnung folgt eine Funktionsschichtanordnung, welche die IR-Reflexionsschicht umfasst sowie optional weitere Schichten, welche diese Funktion unterstützen und die Beeinflussung deren optischen, chemischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften ermöglichen oder der Haftung dienen. Solche ergänzenden Schichten sind z.B. wie Blocker-, Keim- oder Interfaceschichten, die der Abscheidung und/oder der Einstellung elektrischer und optischer Eigenschaften benachbarter Schicht dienen. Bei geeigneter Materialwahl können mehrere der Funktionen durch eine Schicht realisiert werden. So kann die Anordnung einer unteren Blockerschicht dazu führen, dass eine darunter liegende Keimschicht entfällt. The base layer arrangement is followed by a functional layer arrangement which comprises the IR reflection layer and optionally further layers which support this function and enable the influence of their optical, chemical, mechanical and electrical properties or serve for adhesion. Such supplemental layers are e.g. such as blocker, seed or interface layers, which serve to deposit and / or adjust electrical and optical properties of adjacent layers. With a suitable choice of material, several of the functions can be realized by a layer. Thus, the arrangement of a lower blocker layer may result in an underlying seed layer being eliminated.

Die hohe Reflexion im IR-Bereich wird für die genannten Schichtsysteme allgemein durch ein oder mehrere metallische IR-Reflexionsschichten erzielt. In der Regel wird die oben beschriebene Flanke im spektralen Transmissions- und Reflexionsverhalten mit steigender Zahl der IR-Reflexionsschichten steiler, d.h. die Selektivität steigt, weshalb zunehmend Schichtsysteme mit zwei oder mehr IR-Reflexionsschichten verwendet werden. The high reflection in the IR range is achieved for the said layer systems generally by one or more metallic IR reflective layers. As a rule, the edge described in the spectral transmission and reflection behavior becomes steeper as the number of IR reflection layers increases, i. the selectivity increases, which is why layer systems with two or more IR reflective layers are increasingly being used.

Zur Herstellung von niedrig emittierenden Schichtsystemen für Architekturglasanwendungen wird in der Regel reines Silber oder Silberlegierungen für die IR-Reflexionsschicht verwendet. Dieses Material hat schon bei geringen Schichtdicken besonders im Infrarotbereich eine hohe Reflexion, verbunden mit einer geringen Absorption im sichtbaren Spektralbereich des Lichtes. Als Nachteil ist aber der sehr hohe und stetig steigende Preis für Silber zu nennen. Ein einfaches Low-E Schichtsystem enthält üblicherweise eine etwa 10–15nm dicke Silberschicht. In Mehrfach-Low-E Schichtsystemen mit verbesserten thermischen Eigenschaften, wie z.B. niedrigerer Emissivität, einem geringerem g-Wert oder erhöhter Selektivität, multiplizieren sich die Gesamtsilberdicke in etwa mit der Anzahl der Silberschichten und damit auch die Materialkosten. Die Silberkosten machen dabei den Hauptteil der Materialkosten bei der Herstellung von solchen Schichtsystemen aus. Pure silver or silver alloys are typically used for the IR reflective layer to make low-emissivity layer systems for architectural glass applications. This material has high reflectivity even at low layer thicknesses, especially in the infrared range, combined with low absorption in the visible spectral range of the light. The disadvantage is the very high and steadily rising price for silver. A simple low-E layer system usually contains an approximately 10-15nm thick silver layer. In multiple low-E layer systems with improved thermal properties, e.g. lower emissivity, a lower g-value or increased selectivity, the total silver thickness is approximately in line with the number of silver layers and thus also the material costs. The silver costs make up the bulk of the material costs in the production of such layer systems.

Häufig treten im Verlauf der Herstellung des Schichtsystems verschiedene Temperaturbelastungen in bereits aufgebrachten Schichtenfolgen auf, die durch einen mit der Abscheidung verbundenen Energieeintrag oder verschiedene Behandlungsschritte abgeschiedener Schichten bedingt sind. Darüber hinaus werden IR-reflektierende Schichtsysteme zur Härtung und/oder Verformung des Substrates auch Temperprozessen unterzogen. In diesem Fall weisen sie eine solche Schichtenfolge mit solchen Schichteigenschaften auf, die es erlauben, ein das Schichtsystem tragendes Substrat einer Wärmebehandlung zu unterziehen und dabei auftretende Änderungen der optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften des Schichtsystems innerhalb definierter Grenzen zu halten. Je nach Anwendung eines beschichteten Substrates ist dessen Schichtsystem im Temperprozess in unterschiedlichen Zeitregimes unterschiedlichen klimatischen Bedingungen ausgesetzt. Frequently, in the course of the production of the layer system, different temperature loads occur in already applied layer sequences, which are due to an energy input associated with the deposition or different treatment steps of deposited layers. In addition, IR-reflecting layer systems for curing and / or deformation of the substrate are also subjected to annealing processes. In this case, they have such a layer sequence with such layer properties, which make it possible to heat-treat a substrate carrying the layer system and to keep occurring changes in the optical, mechanical and chemical properties of the layer system within defined limits. Depending on the application of a coated substrate, its layer system is exposed to different climatic conditions in the annealing process in different time regimes.

Aufgrund solcher Temperaturbelastungen kommt es zu verschiedenen, das Reflexionsvermögen der IR-Reflexionsschicht und die Transmission des Schichtsystems ändernden Vorgängen, insbesondere zur Diffusion von Komponenten des Substrats oder der Entspiegelungsschicht in die IR-Reflexionsschicht und umgekehrt und infolge dessen zu Oxidationsprozessen in der IR-Reflexionsschicht. As a result of such thermal stresses, various processes which change the reflectivity of the IR reflection layer and the transmission of the layer system occur, in particular for the diffusion of components of the substrate or the antireflection coating into the IR reflection layer and vice versa, and consequently to oxidation processes in the IR reflection layer.

Zur Vermeidung solcher Diffusions- und Oxidationsvorgänge wird ein- oder beidseitig der IR-Reflexionsschicht eine Blockerschicht eingefügt, die als Puffer für die diffundierenden Komponenten dient. Diese Blockerschichten sind entsprechend der auftretenden Temperaturbelastung strukturiert und angeordnet und schützen die empfindliche oft sehr dünne IR-Reflexionsschicht oder die IR-Reflexionsschichten vor dem Einfluss benachbarter Schichten. Durch das Einfügen einer oder mehrerer Blockerschichten können insbesondere die Oxidation der IR-Reflexionsschicht des Schichtsystems sowie die damit zusammenhängende Zunahme des Flächenwiderstandes oder auch starke Farbverschiebungen des Schichtsystems während der Beschichtungsprozesse selbst oder infolge des Temperprozesses verhindert werden. Als Blockerschichten temperfähiger Schichtsysteme sind z.B. Nickel und/oder Chrom enthaltende Schichten bekannt, welche die IR-reflektierenden Silberschichten einschließen ( DE 035 43 178 A1 und EP 1 174 379 A1 ) oder sie zumindest einseitig schützen. To avoid such diffusion and oxidation processes, a blocker layer is inserted on one or both sides of the IR reflection layer, which serves as a buffer for the diffusing components. These blocking layers are structured and arranged in accordance with the temperature load that occurs and protect the sensitive, often very thin IR reflection layer or the IR reflection layers from the influence of adjacent layers. By inserting one or more blocking layers, it is possible in particular to prevent the oxidation of the IR reflection layer of the layer system and the associated increase in surface resistance or even pronounced color shifts of the layer system during the coating processes themselves or as a result of the tempering process. For example, nickel and / or chromium-containing layers which include the IR-reflecting silver layers are known as blocking layers of temperature-capable layer systems. DE 035 43 178 A1 and EP 1 174 379 A1 ) or at least protect it on one side.

Gleichzeitig sind die Blockerschichten auch verwendbar, um die Transmission des Schichtsystems einzustellen, indem eine oder mehr, regelmäßig unter der IR-Reflexionsschicht liegende, Blockerschichten als Absorberschichten wirken. Aus diesem Grund weisen Low-E-Sun-Schichtsysteme zumindest eine Blockerschicht auf. Diese ist meist unterhalb der untersten, d.h. substratnächsten IR-Reflexionsschicht angeordnet. At the same time, the blocker layers are also useful to adjust the transmission of the layer system by having one or more blocker layers regularly underlying the IR reflective layer act as absorber layers. For this reason, low-E-Sun layer systems have at least one blocking layer. This is usually below the lowest, i. Substrate next IR reflection layer arranged.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Reflexions- und Transmissionseigenschaften des Schichtsystems auch durch Diffusionsprozesse beeinflusst werden, die vom Glas ausgehen. Um hierauf Einfluss zu nehmen, wird insbesondere für temperfähige Schichtsysteme unterhalb der Funktionsschichtanordnung, regelmäßig in der Grundschichtanordnung, eine Barriereschicht eingefügt, welche die Diffusion von Bestandteilen des Glases, wie z.B. Alkalimetall-Ionen in das Schichtsystem vermindern soll. Auch können mit solch einer Barriereschicht Qualitätsprobleme vermindert werden, die auf undefinierte Ausgangszuständen beim Rohglas, d. h. schwankende chemische Zusammensetzung des Glases, oder andere Glaseinflüsse zurückzuführen sind. In addition, it was found that the reflection and transmission properties of the layer system are also influenced by diffusion processes that emanate from the glass. In order to influence this, in particular for temperature-capable layer systems below the functional layer arrangement, regularly in the base layer arrangement, a barrier layer is introduced which prevents the diffusion of constituents of the glass, such as e.g. To reduce alkali metal ions in the layer system. Also, with such a barrier layer, quality problems that are due to undefined initial conditions in the raw glass, ie. H. fluctuating chemical composition of the glass, or other glass influences are due.

Schichten der Deckschichtanordnung schließen das Schichtsystem nach oben ab und können wie auch die Grundschichtanordnung funktional das gesamte System betreffen. Eine Deckschichtanordnung umfasst zumindest eine mechanisch und/oder chemisch stabilisierende Schutzschicht. Diese kann selbst oder durch ergänzende Schichten auch die optische Performance des Schichtsystems beeinflussen, z.B. eine Entspiegelung unter Ausnutzung von Interferenzeffekten, so dass gegebenenfalls auch in Verbindung mit einer entspiegelnden Grundschicht die Transmission erhöht werden kann. Die Deckschichtanordnung besteht üblicherweise aus einer oder mehr Schichten eines dielektrischen Oxids, Nitrids oder Oxinitrids eines Metalls oder eines Halbleiters meist mit hohem Brechungsindex. Layers of the cover layer arrangement close off the layer system and, like the base layer arrangement, can functionally affect the entire system. A cover layer arrangement comprises at least one mechanically and / or chemically stabilizing protective layer. This can itself or through complementary layers also influence the optical performance of the layer system, e.g. an antireflection coating using interference effects, so that optionally in conjunction with an antireflective base layer, the transmission can be increased. The cover layer arrangement usually consists of one or more layers of a dielectric oxide, nitride or oxynitride of a metal or of a semiconductor mostly having a high refractive index.

Diese dielektrischen Materialien gelten als absorptionsfreie Materialien, was sie für die beschriebene optische Funktion qualifiziert. Als hochbrechend werden bei transparenten Schichtsystemen allgemein transparente Materialien bezeichnet, deren Brechungsindex im Bereich von 1,8 bis 2,7, meist sogar im Bereich von 1,9, bevorzugt von 2,0 bis 2,6 liegt. Dabei steht zum Vergleich das Substrat, meist Floatglas, welches mit ca. 1,52 dagegen einen niedrigen Brechungsindex aufweist. Niedrigbrechend sind folglich Materialien unterhalb dieses Bereichs bis zu Werten im Bereich des Substrats. These dielectric materials are considered as non-absorbent materials, which qualifies them for the described optical function. In the case of transparent layer systems, high-refractive index materials are generally transparent materials whose refractive index is in the range from 1.8 to 2.7, in most cases even in the range of 1.9, preferably from 2.0 to 2.6. For comparison, the substrate, usually float glass, which has a low refractive index of about 1.52 on the other hand. As a result, materials below this range are low-refractive indexes up to values in the region of the substrate.

Ein derart aufgebautes, so genanntes Single-Low-E oder Single-Low-E-Sun, welches nur eine Funktionsschichtanordnung umfasst, kann durch Einfügung einer oder mehrerer weiterer Funktionsschichtanordnung ergänzt werden (Double-, Triple-, oder Multi-Low-E bzw. Low-E-Sun), die durch Koppel- oder Zwischenschichtanordnungen über der ersten Funktionsschichtanordnung angeordnet sind. Die Zwischenschichtanordnungen dienen insbesondere Entspiegelung im sichtbaren Bereich durch funktionelle Separierung der beiden Funktionsschichtanordnungen voneinander und deren mechanische Verbindung aufeinander. Zudem kann bei geeigneter Materialkombination durch eine Zwischenschichtanordnung auch eine mechanische Stabilisierung des Schichtsystems erzielt werde. Such a so-called single-low E or single low E sun, which comprises only one functional layer arrangement, can be supplemented by insertion of one or more further functional layer arrangements (double, triple, or multi-low E or Low-E-Sun), which are arranged by coupling or interlayer arrangements over the first functional layer arrangement. The interlayer arrangements serve in particular anti-reflection in the visible range by functional separation of the two functional layer arrangements from one another and their mechanical connection with one another. In addition, with suitable Material combination is achieved by an interlayer arrangement and a mechanical stabilization of the layer system.

Eine weitere Anforderung an die Architekturverglasungen sind der Farbeindruck und dessen Stabilität. Gewünscht sind häufig neutrale oder graue bis blaue Substratseiten-Reflexionsfarben, die unabhängig vom Betrachtungswinkel sein sollen. Neutrale Farben sind im CIE L*a*b*-Farbsystem durch a*- und b*-Farbwerte von ca. Null gekennzeichnet, während blaue Farben durch negative b*-Farbwerte und rote Farben durch positive a*-Farbwerte charakterisiert sind. Weiterhin können in einigen Anwendungsfällen auch neutrale oder graue Transmissionsfarben gefordert sein. Another requirement for the architectural glazing is the color impression and its stability. Often, neutral or gray to blue substrate side reflection colors are desired, which should be independent of the viewing angle. Neutral colors in the CIE L * a * b * color system are characterized by a * and b * color values of approximately zero, while blue colors are characterized by negative b * color values and red colors by positive a * color values. Furthermore, in some applications, neutral or gray transmission colors may be required.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein IR-reflektierendes Schichtsystem und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welches mit geringeren Materialkosten herstellbar ist und dabei im Vergleich zu den auf Silber basierenden Schichtsystemen vergleichbare oder bessere optische, mechanische und thermische Eigenschaften aufweist. The object of the invention is to provide an IR-reflective layer system and a method for its production, which can be produced with lower material costs and thereby has comparable or better optical, mechanical and thermal properties compared to the silver-based layer systems.

Zur Lösung wird ein IR-reflektierendes Schichtsystem nach Anspruch 1 und Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 8 angegeben. In den rückbezogenen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. To solve an IR-reflective layer system according to claim 1 and a method for its preparation according to claim 8 is given. In the dependent claims advantageous embodiments of the invention are described.

Erfindungsgemäß wird in einem zumindest zwei IR-Reflexionsschichten, die nachfolgend auch als Funktionsschichten bezeichnet sind, umfassenden Schichtsystem eine Kupfer enthaltende IR-Reflexionsschicht mit einer Silber enthaltenden IR-Reflexionsschicht kombiniert. Dabei können bei Mehrfach-Low-E- und Mehrfach-Low-E-Sun-Schichtsystemen eine oder mehrere der Silberschichten durch Kupferschichten ersetzt werden. Die Silberschicht kann teilweise oder komplett durch eine Kupferschicht ersetzt werden, so dass alternativ auch Funktionsschichten verwendbar sind, die aus Teilschichten bestehen, von denen eine Kupfer und eine weitere Silber enthält. Durch die teilweise Verwendung von Kupfer statt Silber können bei gleicher Schichtdicke vergleichbare Emissivitäten des Schichtsystems und damit g- oder U-Werte der Isolierglaseinheit erreicht werden. According to the invention, a copper-containing IR reflection layer is combined with a silver-containing IR reflection layer in an at least two IR reflection layers, which are also referred to below as functional layers. In the case of multiple low-E and multiple-low E-Sun layer systems, one or more of the silver layers can be replaced by copper layers. The silver layer can be partially or completely replaced by a copper layer, so that alternatively functional layers can be used, which consist of partial layers, one of which contains copper and another silver. Due to the partial use of copper instead of silver, comparable emissivities of the layer system and thus g or U values of the insulating glass unit can be achieved with the same layer thickness.

Als eine Kupfer oder Silber enthaltende Schicht soll hier eine solche Materialzusammensetzung verstanden sein, dass der wesentliche und die elektro-optischen Merkmale bestimmenden Bestandteil Kupfer oder Silber oder deren Legierungen sind. Das schließt ein, dass technologisch bedingte Verunreinigungen oder von technologisch bedingten Beimengungen, die zur Prozessführung während der Abscheidung oder, z.B. bei der Kathodenzerstäubung, zur Targetherstellung dienlich sind, enthalten sein können. Derartige Verunreinigungen oder technologische Beimengungen liegen meist im Bereich von kleiner als 1 %, können aber auch einige wenige Prozent betragen. As a layer containing copper or silver, it should be understood here that such a material composition is that the essential constituent and the electro-optical characteristics are copper or silver or their alloys. This implies that technologically conditioned impurities or of technologically-caused admixtures leading to process control during deposition or, e.g. can be contained in the sputtering, are useful for the target production. Such impurities or technological admixtures are usually in the range of less than 1%, but may also be a few percent.

Ein Vorteil der Verwendung von Kupfer oder kupferhaltigen Materialien besteht neben den deutlich geringeren Materialkosten in dem im Vergleich zu Silber abweichenden Dispersionseigenschaften des Brechungsindex und des Extinktionskoeffizienten insbesondere im sichtbaren Bereich. Die 1A und 1B bzw. 2A und 2B zeigen das wellenlängenabhängige glasseitige Transmissions- und Reflexionsverhalten einer 20nm dünnen Kupfer- bzw. Silber-Schicht im Wellenlängenbereich der Solarstrahlung von ca. 350nm bis 2500nm. An advantage of the use of copper or copper-containing materials, in addition to the significantly lower material costs, is the dispersion properties of the refractive index and the extinction coefficient, which differ from those of silver, particularly in the visible range. The 1A and 1B respectively. 2A and 2 B show the wavelength-dependent transmission and reflection behavior of a 20nm thin copper or silver layer in the wavelength range of solar radiation from about 350nm to 2500nm.

Es ist festgestellt worden, dass trotz der rötlichen Farberscheinung von Kupfer bei Schichtsystemen mit den für Low-E und Low-E-Sun gewünschten Spezifikationen hinsichtlich Transmission und Emissivität bei geeigneter Material- und Schichtdickenkombination der Einzelschichten des Schichtsystems neutralere Farben der Transmission und auch Reflexion bei insgesamt geringeren Reflexionswerten erzielt werden können, als es mit Silber möglich wäre. It has been found that, despite the reddish color appearance of copper in coating systems with the desired low-E and low-E-Sun specifications in terms of transmission and emissivity, with suitable material and layer thickness combination of the individual layers of the layer system neutral transmission colors and also reflection lower overall reflection values can be achieved than would be possible with silver.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die im Vergleich zu Silber höhere Absorption von Kupfer im sichtbaren Bereich des Spektrums, die die Licht-Transmission des Schichtsystems reduziert. Daher sind durch die Anzahl und Dicke der Kupfer-Schicht oder weitere die Transmission erhöhende Schichten ein Optimum in der Transmission einzustellen. Alternativ kann dieser Effekt für ein Low-E-Sun-System gezielt ausgenutzt werden. Die im Low-E-Sun-Schichtsystem gewünschte geringere Transmission in Verbindung mit einer niedrigen Emissivität können bei der Verwendung von Kupfer für zumindest eine IR-Reflexionsschicht gut erreicht werden. So sind Emissivitäten im Bereich von kleiner 3% bereits durch Double-Low-E-Systeme erzielbar. Für Low-E-Sun-Schichtsysteme können mittels der Anzahl der Kupfer enthaltenden Funktionsschichten und/oder der Dicken zumindest einer Blockerschicht die Transmission des Schichtsystems auf Werte im Bereich von 25 ≤ Y(T) ≤ 75% auch bei neutraler Farberscheinung erzielt werden. Die Verminderung der Transmission mittels einer Blockerschicht unterhalb einer IR-Reflexionsschicht kann dabei auch entfallen, woraus sich sowohl bei einem Verzicht auf diese Schicht als auch bei deren Verwendung, z.B. für temperfähige Schichtsysteme zur Realisierung der oben beschriebenen Schutzfunktion oder zur Einstellung der Transmission, weitere Optionen für das optische und thermische Verhalten des Schichtsystems ergeben. Another aspect of the invention is the higher absorption of copper in the visible region of the spectrum compared to silver, which reduces the light transmission of the layer system. Therefore, by the number and thickness of the copper layer or other transmission-increasing layers to set an optimum in the transmission. Alternatively, this effect can be specifically exploited for a low-E-Sun system. The low transmission in the low-E-Sun layer system, combined with low emissivity, can be easily achieved by using copper for at least one IR reflection layer. Emissivities in the range of less than 3% can already be achieved with double-low E systems. For low-E-Sun layer systems, by means of the number of functional layers containing copper and / or the thicknesses of at least one blocking layer, the transmission of the layer system to values in the range of 25 ≦ Y (T) ≦ 75% can also be achieved with a neutral color appearance. The reduction of the transmission by means of a blocking layer underneath an IR reflection layer can also be omitted, which results in both a waiver of this layer and in its use, e.g. for temperature-capable layer systems for realizing the protective function described above or for setting the transmission, further options for the optical and thermal behavior of the layer system result.

Sofern entsprechend weiterer Ausgestaltungen des Schichtsystems eine Silber enthaltende Funktionsschicht über der Kupfer enthaltenden Funktionsschicht angeordnet ist, können für die Transmissions- und Farbwerte der substratseitigen Reflexion und damit für die Intensität einer substratseitigen Farberscheinung bessere oder zumindest ähnliche Werte erzielt werden, verglichen zu bekannten Schichtsystemen. Z.B. kann in einem Mehrfach-Low-E oder Mehrfach-Low-E-Sun jede weitere Funktionsschicht, die über der Kupfer enthaltenden Schicht angeordnet ist, Silber enthaltend oder aus Silber ausgeführt sein. Insbesondere in dieser Ausgestaltung sind neutrale Farberscheinungen des beschichteten Substrats bei geforderter Emissivität bis zu unter 2% erzielt worden. If, according to further embodiments of the layer system, a silver-containing functional layer is arranged above the functional layer containing copper, for the Transmission and color values of the substrate-side reflection and thus for the intensity of a substrate-side color appearance better or at least similar values are achieved compared to known layer systems. For example, in a multiple low-E or multiple low-E sun, each additional functional layer disposed over the copper-containing layer may be silver-containing or silver-plated. In particular, in this embodiment, neutral color appearance of the coated substrate have been achieved with required emissivity up to less than 2%.

Das erfindungsgemäße Schichtsystem weist bei einer Anordnung der silberhaltigen über der kupferhaltigen Funktionsschicht eine neutrale bis blaue substratseitige Reflexionsfarbe auf, d.h. dass die a*(Rg)- und b*(Rg)-Farbwerte des CIE L*a*b*-Farbsystem der substratseitigen Reflexion im Bereich von –5 ≤ a* ≤ 1 und –10 ≤ b* ≤ 1 liegen. Diese Eigenschaft kann z.B. über eine Schichtdickenvariation der Einzelschichten des Schichtsystems als reine Farboptimierung oder auch über eine Schichtdickenvariation einer Zwischenschichtanordnung erzielt werden. Eine Schichtdickenvariation einer Zwischenschichtanordnung gestattet zudem die Farboptimierung über nahezu den gesamten Betrachtungswinkel, so dass ein Farbwechsel in den rötlichen Farbraum in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel nicht erfolgt. In an arrangement of the silver-containing over the copper-containing functional layer, the layer system according to the invention has a neutral to blue substrate-side reflection color, i. the a * (Rg) and b * (Rg) color values of the CIE L * a * b * substrate side reflection color system are in the range of -5 ≤ a * ≤ 1 and -10 ≤ b * ≤ 1. This property can e.g. can be achieved via a layer thickness variation of the individual layers of the layer system as a pure color optimization or via a layer thickness variation of an interlayer arrangement. A layer thickness variation of an interlayer arrangement also allows the color optimization over almost the entire viewing angle, so that a color change in the reddish color space depending on the viewing angle does not occur.

Der Schutz der Funktionsschichten ist in der für Silber bekannten Art durch eine unter der untersten Funktionsschicht liegenden Barriereschicht sowie durch unter und/oder über den einzelnen Funktionsschichten angeordnete Blockerschichten ist auch für die Aufrechterhaltung der IR-reflektierenden Eigenschaften der Kupferschicht erforderlich. Eine ausreichende Unterbindung der Degradation einer kupferhaltigen Funktionsschicht kann durch eine dichte, z.B. stickstoffhaltige Barriereschicht gegen Diffusionsvorgänge aus dem Substrat in Verbindung mit einer im Vergleich zu Silber höheren Schichtdicke und/oder eine über der Funktionsschicht angeordneten Blockerschicht sowie einer chemisch stabilen Deckschichtanordnung erzielt werden. The protection of the functional layers in the manner known for silver by a barrier layer underlying the lowest functional layer and by blocking layers arranged below and / or above the individual functional layers is also necessary for maintaining the IR-reflecting properties of the copper layer. Sufficient inhibition of the degradation of a copper-containing functional layer can be achieved by a dense, e.g. nitrogen-containing barrier layer against diffusion processes from the substrate in conjunction with a higher compared to silver layer thickness and / or arranged over the functional layer blocker layer and a chemically stable top layer arrangement can be achieved.

Die funktionell und strukturell für eine Barriereschicht verwendbaren Materialien hängen wesentlich von diesen Eigenschaften ab und zwar bezogen auf die zu erwartenden Diffusionsprozesse, so dass für die jeweils gegebenen Substrat-Schicht-Kombinationen und thermischen Anforderungen die geeigneten Materialien durch Versuche zu ermitteln sind. In Bezug auf die Natriumionendiffusion aus Glas wurde z.B. herausgefunden, dass einige Metalloxide wie z.B. Zinnoxid, Zinkstannat oder Titanoxid nur eine vernachlässigbare Barrierewirkung zeigen. The materials which can be used functionally and structurally for a barrier layer depend essentially on these properties, specifically with regard to the diffusion processes to be expected, so that the appropriate materials can be determined by experiments for the given substrate-layer combinations and thermal requirements. With respect to sodium ion diffusion from glass, e.g. found that some metal oxides, e.g. Tin oxide, zinc stannate or titanium oxide show only a negligible barrier effect.

Je nach verwendetem Material kann die Grundschicht durchaus auch hoch brechend sein. In diesem Fall kann die Grundschicht gleichzeitig der Entspiegelung dienen. Depending on the material used, the base layer may well be highly refractive. In this case, the base layer can simultaneously serve the anti-reflection.

Ergänzend können entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung zumindest eine, auch die Kupfer enthaltende, Funktionsschichtanordnung (UFA, MFA, OFA) eine Blockerschicht (UFAB) aus einem Metall, einer Metallmischung oder Metalllegierung oder aus einem unterstöchiometrischen oder stöchiometrischen Oxid, Nitrid oder Oxinitrid davon enthalten, zum Schutz der Funktionsschicht (UFAF) gegenüber Oxidations- und Diffusionsprozessen. In addition, according to one embodiment of the invention, at least one functional layer arrangement (UFA, MFA, OFA) also containing the copper may comprise a blocking layer (UFAB) of a metal, a metal mixture or metal alloy or of a substoichiometric or stoichiometric oxide, nitride or oxynitride thereof, for protecting the functional layer (UFAF) against oxidation and diffusion processes.

Kann mit der Barrierewirkung durch die Grundschicht bereits eine ausreichende Stabilisierung des Schichtsystems gegenüber thermischen Einflüssen, die durch das Substrat begründet sind, erzielt werden, dann ist es entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise für eine gewünschte höhere Transmission der Schichtsysteme nicht erforderlich, eine untere Blockerschicht anzuordnen. Diese Möglichkeit wirkt sich positiv auf die Transmission im sichtbaren Spektralbereich aus, ohne jedoch Einbußen in der thermischen Beständigkeit hinzunehmen. Von den beidseitig einer Funktionsschicht angeordneten Blockerschichten verbleibt somit lediglich die obere, die über der Funktionsschicht liegt und einen Schutz gegenüber Diffusions- und damit verbundenen Oxidationsprozessen von über der Funktionsschicht abgeschiedenen Schichten bildet. If the barrier effect by the base layer already sufficient stabilization of the layer system against thermal influences, which are justified by the substrate, can be achieved, then it is not necessary according to an embodiment of the invention, for example, for a desired higher transmission of the layer systems to arrange a lower blocker layer , This possibility has a positive effect on the transmission in the visible spectral range, but without sacrificing thermal stability. Thus, of the blocking layers arranged on both sides of a functional layer, only the upper one remains, which lies above the functional layer and forms a protection against diffusion and associated oxidation processes of layers deposited over the functional layer.

Im Übrigen liegen der Konfiguration des erfindungsgemäßen Schichtsystems die bekannten Anforderungen zugrunde, so dass weitere Schichten angeordnet sein können. Dazu zählen auch Zwischenschichtanordnungen. Diese umfassen regelmäßig eine oder mehr Zwischenschichten und können aus verschiedenen dielektrischen Materialien aus Oxiden, Nitriden oder Oxinitriden von Metallen, Metalllegierungen oder Metallmischungen oder Halbleitern oder Verbindungen davon bestehen. Incidentally, the configuration of the layer system according to the invention is based on the known requirements, so that further layers can be arranged. These include interlayer arrangements. These regularly comprise one or more intermediate layers and may consist of various dielectric materials of oxides, nitrides or oxynitrides of metals, metal alloys or metal mixtures or semiconductors or compounds thereof.

Des Weiteren kann unterhalb von Funktionsschichten, auch als oberer Abschluss einer Zwischenschichtanordnung, eine Keimschicht angeordnet sein. Eine Keimschicht ist geeignet, die Abscheidung und die Reflexionseigenschaften der IR-reflektierenden Funktionsschicht positiv zu beeinflussen. Mit einer Keimschicht kann die Haftung der über der Keimschicht abgeschiedenen IR-reflektierenden Funktionsschicht verbessert und der Flächenwiderstand herabgesetzt und so die IR-Reflexionseigenschaften verbessert werden. Die Keimschicht besteht aus einem Metall oder aus einem Oxid oder Nitrid eines Metalls oder einer Metallmischung oder Metall-Legierung und ist als eine Schicht im Sinne eines Seed-Layers eingefügt, der den Schichtaufbau der Funktionsschicht während der Abscheidung derart beeinflusst, dass der gewünschte, niedrige Flächenwiderstand erzielt wird. Ist unter der Funktionsschicht eine Blockerschicht angeordnet, kann die Keimschicht auch entfallen oder sie ist zwischen der unteren Blockerschicht und der Funktionsschicht angeordnet. Furthermore, a seed layer can be arranged below functional layers, also as the upper termination of an interlayer arrangement. A seed layer is suitable for positively influencing the deposition and the reflection properties of the IR-reflecting functional layer. With a seed layer, the adhesion of the IR-reflecting functional layer deposited over the seed layer can be improved and the sheet resistance reduced and thus the IR reflection properties can be improved. The seed layer consists of a metal or of an oxide or nitride of a metal or a metal mixture or metal alloy and is incorporated as a layer in the sense of a seed layer, which influences the layer structure of the functional layer during the deposition in such a way that the desired, low Sheet resistance is achieved. Is under the Functional layer arranged a blocking layer, the seed layer can also be omitted or it is arranged between the lower blocker layer and the functional layer.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt in der The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing shows in the

1A, 1B Reflexion und Transmission einer Kupferschicht im Bereich der Solarstrahlung, 1A . 1B Reflection and transmission of a copper layer in the solar radiation area,

2A, 2B Reflexion und Transmission einer Silber-Schicht im Bereich der Solarstrahlung, 2A . 2 B Reflection and transmission of a silver layer in the solar radiation area,

3 eine Schichtenabfolge eines Double-Low-E-Sun-Schichtsystems, 3 a layer sequence of a double-low E-Sun layer system,

3 stellt ein erfindungsgemäßes IR-reflektierendes Schichtsystem mit zwei Funktionsschichtanordnungen FA (Double-Low-E) dar, dessen nachfolgend beschriebene Einzelschichten auf einem Substrat S0 nacheinander in einer Vakuumdurchlaufbeschichtungsanlage mittels DC- oder MF-Magnetronsputtern abgeschieden sind. 3 represents an inventive IR-reflective layer system with two functional layer arrangements FA (Double-Low-E), the individual layers described below are deposited on a substrate S0 successively in a vacuum continuous coating system by means of DC or MF magnetron sputtering.

Auf dem Substrat S0, im Ausführungsbeispiel Floatglas mit einem Brechungsindex von ca. 1,52, ist eine einzige Grundschicht GAG mit einer Dicke im Bereich von 10–40 nm, bevorzugt 15–35 nm angeordnet, die als Barriere- und Entspiegelungsschicht dient und aus einem Siliziumnitrid, z.B. Si₃N₄, besteht, welches einen geringen Aluminiumanteil von wenigen Prozent aufweist, hier bevorzugt in Höhe von ca. acht Gewichtsprozent. Die Grundschicht GAG des Ausführungsbeispiels hat einem Brechungsindex von 2.12 ± 0.05. Siliziumnitrid hat sich auch für kupferhaltige Funktionsschichten als geeignete Barriereschicht zum Substrat hin erwiesen. Die Schicht wird reaktiv unter Anwesenheit von Stickstoff als Reaktivgasanteil in der Argon-Arbeitsatmosphäre von einem Si:Al-Target mit 6–10% Aluminiumanteil gesputtert. Alternativ kann die Schicht auch ohne Aluminiumanteil und/oder unter einer anderen Reaktivgasatmosphäre abgeschieden oder auch per PECVD hergestellt worden sein. On the substrate S0, in the exemplary embodiment, float glass with a refractive index of about 1.52, a single base layer GAG with a thickness in the range of 10-40 nm, preferably 15-35 nm is arranged, which serves as a barrier and anti-reflection layer and from a silicon nitride, such as Si ₃ N ₄ , which has a low aluminum content of a few percent, here preferably in the amount of about eight percent by weight. The base layer GAG of the embodiment has a refractive index of 2.12 ± 0.05. Silicon nitride has also proved to be a suitable barrier layer for the substrate for copper-containing functional layers. The layer is reactively sputtered in the presence of nitrogen as the reactive gas component in the argon working atmosphere from a Si: Al target with 6-10% aluminum content. Alternatively, the layer may also have been deposited without aluminum content and / or under another reactive gas atmosphere or else produced by PECVD.

Alternativ kann die Grundschichtanordnung GA weitere Schichten umfassen, die z.B. aus Titanoxid oder Nioboxid besteht, wodurch deren gegenüber der Grundschicht GAG höherer Brechungsindex und dessen Wellenlängenabhängigkeit nutzbar wären. Auch eine Keimschicht kann direkt unterhalb der unteren Funktionsschichtanordnung UFA angeordnet sein. In einer weiteren Alternative ist die Grundschicht GAG als unterstöchiometrische Schicht abgeschieden. Alternatively, the base layer assembly GA may comprise further layers, e.g. Titanium oxide or niobium oxide, whereby their compared to the base layer GAG higher refractive index and its wavelength dependence would be useful. A seed layer can also be arranged directly below the lower functional layer arrangement UFA. In a further alternative, the base layer GAG is deposited as a substoichiometric layer.

Über der Grundschichtanordnung GA ist die erste, untere Funktionsschichtanordnung UFA abgeschieden. Sie umfasst direkt über der Grundschicht GAG eine erste untere Blockerschicht UFAB mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern, bevorzugt weniger als 1 nm, sofern diese Blockerschicht nicht ergänzend zur Kupferschicht zur weiteren Verminderung der Transmission verwendet wird. Andernfalls kann die Blockerschicht auch höhere Schichtdicken aufweisen, die z.B. bei Chrom-Nitrid bei 2–10nm liegen können. In der beschriebenen Ausführungsform, in der Kupfer für die untere Funktionsschicht UFAF verwendet wird, kann diese untere Blockerschicht UFAB auch entfallen. Above the base layer arrangement GA, the first, lower functional layer arrangement UFA is deposited. It comprises directly above the base layer GAG a first lower blocking layer UFAB with a thickness of only a few nanometers, preferably less than 1 nm, provided that this blocking layer is not used in addition to the copper layer to further reduce the transmission. Otherwise, the blocking layer may also have higher layer thicknesses, e.g. can be at 2-10nm for chromium nitride. In the described embodiment, in which copper is used for the lower functional layer UFAF, this lower blocking layer UFAB can also be omitted.

Für eine Blockerschicht kommen unterschiedliche Materialien in Betracht. Neben den bekannten Nickel-Chrom, das im Ausführungsbeispiel verwendet ist, oder stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Oxid- bzw. -Nitrid-Schichten von Nickel oder Nickelchrom sind auch andere Materialien verwendbar, z.B. um die optischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Schichtsystems zu beeinflussen. So ist z.B. eine Zirkonoxidschicht verschiedener Stöchiometrie geeignet, die Transmission des Schichtsystems gegenüber der Verwendung einer Nickel-Chrom-Oxid-Schicht zu erhöhen und den Flächenwiderstand des Schichtsystems zu vermindern. Eine weitere Erhöhung der Transmission und Verringerung des Flächenwiderstands wäre z.B. mit einer von einem keramischen ZnOx:Al-Target mit 2% Aluminium gesputterten Blockerschicht mit x < 1 ohne zusätzlichen Sauerstoffeinlass möglich. Wie oben dargelegt sind auch Titanoxid TiOx mit x ≤ 2 oder eine Nioboxidschicht NbxOy mit y/x < 2,5 als Blockermaterial möglich, wobei letztere auch vom keramischen Target ohne zusätzlichen Sauerstoffeinlass als unterstöchiometrische Schicht abgeschieden werden. Eine so abgeschiedene Schicht enthält mehr Sauerstoff, als mit der Abscheidung von einem metallischen Target realisierbar wäre, woraus eine deutlich geringere Absorption resultiert, die zu einer von vornhinein höheren Transmission, verbunden mit einer geringeren Zunahme der Transmission bei Wärmeeinwirkungen, z.B. infolge eines Temperprozesses führt. For a blocker layer different materials come into consideration. Besides the known nickel-chromium used in the embodiment, or stoichiometric or substoichiometric oxide or nitride layers of nickel or nickel chromium, other materials are also usable, e.g. to influence the optical and / or electrical properties of the layer system. For example, e.g. a zirconium oxide layer of various stoichiometry suitable to increase the transmission of the layer system over the use of a nickel-chromium oxide layer and to reduce the sheet resistance of the layer system. A further increase in transmission and reduction in sheet resistance would e.g. with a blocker layer sputtered from a ceramic ZnOx: Al target with 2% aluminum with x <1 without additional oxygen inlet possible. As stated above, titanium oxide TiOx with x ≦ 2 or a niobium oxide layer NbxOy with y / x <2.5 are also possible as a blocking material, the latter also being deposited by the ceramic target without an additional oxygen inlet as substoichiometric layer. Such a deposited layer contains more oxygen than would be achievable with the deposition of a metallic target, resulting in a significantly lower absorption leading to a previously higher transmission associated with a less increase in transmission upon exposure to heat, e.g. as a result of an annealing process.

Darüber hinaus ist auch stöchiometrischen und unterstöchiometrisches Chromnitrid, Silizium, Molybdän enthaltendes Material oder Stainless-Steel-Nitrid SST_xN_y für eine Blockerschicht verwendbar, wobei mit diesen Materialien auch eine Verringerung der Transmission des Schichtsystems im sichtbaren Bereich erzielbar ist, z.B. zur Verwendung in einem Low-E-Sun-Schichtsystem. Hierbei sinkt die sichtbare Transmission mit steigenden, von den oben genannten auch abweichenden Blockerschichtdicken, was durch die Verwendung dieser Materialien in ein oder mehreren Blockerschichten eines ein oder mehrere Funktionsschichtanordnungen umfassenden Schichtsystems noch gezielter eingestellt werden kann. Hinzu kommt bei diesen Materialien die Stabilität der Schicht auch gegenüber Temperprozessen, da sie nicht so leicht oxidiert und bei den geforderten geringen Schichtdicken auch nicht rekristallisiert. In addition, stoichiometric and substoichiometric chromium nitride, silicon, molybdenum-containing material or stainless steel nitride SST _x N _{y can be used} for a blocking layer, these materials also being able to achieve a reduction in the transmission of the layer system in the visible range, for example for use in a low-E-Sun shift system. In this case, the visible transmission decreases with increasing blocker layer thicknesses which deviate from those mentioned above, which can be set even more selectively by using these materials in one or more blocker layers of a layer system comprising one or more functional layer arrangements. In addition, with these materials, the stability of the layer is also opposite Tempering processes, as they are not easily oxidized and not recrystallized at the required low layer thicknesses.

Über der unteren Blockerschicht UFAB folgt die untere Funktionsschicht UFAF als IR-Reflexionsschicht, die im Ausführungsbeispiel aus Kupfer besteht und eine Dicke im Bereich von 5–15 nm, bevorzugt 7–13 nm aufweist. Above the lower blocker layer UFAB, the lower functional layer UFAF follows as an IR reflection layer, which in the exemplary embodiment consists of copper and has a thickness in the range of 5-15 nm, preferably 7-13 nm.

Alternativ können auch andere kupferhaltige Mischungen oder Legierungen verwendet werden. Die Kupfer- oder kupferhaltige Schicht wird im DC-Mode in reiner Argon-Atmosphäre gesputtert. Alternatively, other copper-containing mixtures or alloys may be used. The copper- or copper-containing layer is sputtered in the DC mode in pure argon atmosphere.

Über der unteren Funktionsschicht UFAF folgt eine weitere untere Blockerschicht UFAB aus einem Nickelchromoxid mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern, bevorzugt weniger als 1 nm. Auch für diese untere Blockerschicht UFAB können, wie oben zur ersten Blockerschicht beschrieben, auch andere Materialien und Schichtdicken zum Einsatz kommen. Above the lower functional layer UFAF is followed by a further lower blocking layer UFAB made of a nickel chromium oxide with a thickness of only a few nanometers, preferably less than 1 nm. Also for this lower blocking layer UFAB, as described above for the first blocking layer, other materials and layer thicknesses may also be used come.

Über der unteren Funktionsschichtanordnung UFA ist eine Zwischenschichtanordnung ZA abgeschieden. Sie besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei Schichten, einer Zwischenschicht ZAZ und einer darüber abgeschiedenen Keimschicht ZAK. Die Zwischenschicht ZAZ besteht, insbesondere aufgrund dessen besonderer mechanisch stabilisierender Eigenschaften, aus einem Oxid eines Zink-Stannats mit einer Dicke im Bereich von 50–85 nm, bevorzugt 60–75 nm. Sie wird von einem Zink-Stannat-Target, das 50% Zink und 50% Zinn enthält, reaktiv unter Anwesenheit von Sauerstoff im Arbeitsgas Argon gesputtert. Die Keimschicht ZAK der Zwischenschichtanordnung ZA weist eine Dicke von kleiner oder gleich 15 nm, bevorzugt ≤ 10 nm auf. Sie besteht aus einem Zinkaluminiumoxid, das von einem Zn:Al-Target mit ca. 2% Aluminiumanteil oder von einem keramischen Zinkalumiumoxid-Target gesputtert wird. Alternativ kann die Schicht auch ohne Aluminiumanteil oder einem keramischen Zinkoxid (sog. Intrinsisches Zinkoxid) Target abgeschieden sein. Alternativ sind auch andere Materialien für eine oder mehrere der Einzelschichten verwendbar, sofern diese die beschriebenen Funktionen erfüllen. Alternativ können anstelle der einen Zwischenschicht auch mehrere dielektrische Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung abgeschieden sein. Above the lower functional layer arrangement UFA, an intermediate layer arrangement ZA is deposited. In the exemplary embodiment, it consists of two layers, an intermediate layer ZAZ and a seed layer ZAK deposited over it. The intermediate layer ZAZ consists, in particular because of its particular mechanical stabilizing properties, of an oxide of a zinc stannate with a thickness in the range of 50-85 nm, preferably 60-75 nm. It is obtained from a zinc stannate target which is 50% Zinc and 50% tin, reactively sputtered in the presence of oxygen in the working gas argon. The seed layer ZAK of the intermediate layer arrangement ZA has a thickness of less than or equal to 15 nm, preferably ≦ 10 nm. It consists of a zinc-aluminum oxide sputtered from a Zn: Al target with about 2% aluminum content or from a ceramic zincaluminum oxide target. Alternatively, the layer may also be deposited without aluminum content or a ceramic zinc oxide (so-called intrinsic zinc oxide) target. Alternatively, other materials may be used for one or more of the individual layers as long as they perform the functions described. Alternatively, instead of the one intermediate layer, it is also possible for a plurality of dielectric layers of different composition to be deposited.

Über der Zwischenschichtanordnung ZA, unmittelbar an die Keimschicht ZAK der Zwischenschichtanordnung ZA angrenzend, ist eine obere Funktionsschichtanordnung OFA abgeschieden, die wie zur unteren Funktionsschichtanordnung UFA beschrieben eine obere Funktionsschicht OFAF, jedoch nur eine obere Blockerschicht OFAB und zwar über der oberen Funktionsschicht OFAF umfasst. Die obere Blockerschicht OFAB entspricht im Ausführungsbeispiel jener aus der unteren Funktionsschichtanordnung UFA, die ebenfalls über der Funktionsschicht angeordnet ist, so dass diesbezüglich auf die dortigen Darlegungen verwiesen werden kann. Auch die Schichtdickenbereiche der oberen Blockerschicht OFAB entsprechen denen der unteren Funktionsschichtanordnung UFA. Alternativ sind auch eine unterhalb der Funktionsschicht liegende Blockerschicht möglich und andere Materialien für eine oder mehrere der Einzelschichten verwendbar, sofern diese die beschriebenen Funktionen erfüllen. Above the intermediate layer arrangement ZA, directly adjacent to the seed layer ZAK of the intermediate layer arrangement ZA, an upper functional layer arrangement OFA is deposited which, as described for the lower functional layer arrangement UFA, comprises an upper functional layer OFAF but only an upper blocking layer OFAB above the upper functional layer OFAF. In the exemplary embodiment, the upper blocking layer OFAB corresponds to that of the lower functional layer arrangement UFA, which is likewise arranged above the functional layer, so that reference can be made in this regard to the statements therein. The layer thickness ranges of the upper blocking layer OFAB correspond to those of the lower functional layer arrangement UFA. Alternatively, a blocking layer lying below the functional layer is also possible and other materials can be used for one or more of the individual layers, provided that they fulfill the functions described.

Die obere Funktionsschicht OFAF als IR-Reflexionsschicht weist eine Dicke im Bereich von 10–20 nm, bevorzugt 12–18 nm auf und besteht im Ausführungsbeispiel aus Silber. Alternativ können auch andere silberhaltige Mischungen oder Legierungen verwendet werden. Die Silber- oder silberhaltige Schicht wird im DC-Mode in reiner Argon-Atmosphäre gesputtert. The upper functional layer OFAF as an IR reflection layer has a thickness in the range of 10-20 nm, preferably 12-18 nm, and in the exemplary embodiment consists of silver. Alternatively, other silver-containing mixtures or alloys may be used. The silver or silver-containing layer is sputtered in the DC mode in pure argon atmosphere.

Das IR-reflektierende Schichtsystem wird nach oben durch eine Deckschichtanordnung DA abgeschlossen. Diese umfasst eine erste Deckschicht DA1, die auf der oberen Blockerschicht OFAB abgeschieden ist. Sie besteht aus einem Oxid oder Oxinitrid mit niedrigem Stickstoffanteil eines Zink-Stannats, weist eine Dicke im Bereich von 10–20 nm, bevorzugt 12–18 nm auf und wird unter sauerstoffhaltiger oder unter sauerstoff- und stickstoffhaltiger Atmosphäre von einem Zink-Stannat-Target, das 50% Zink und 50% Zinn enthält, abgeschieden. The IR-reflective layer system is closed at the top by a cover layer arrangement DA. This comprises a first cover layer DA1, which is deposited on the upper blocking layer OFAB. It consists of a low nitrogen oxide or oxynitride of a zinc stannate, has a thickness in the range of 10-20 nm, preferably 12-18 nm, and is under an oxygen-containing or oxygen-containing and nitrogen-containing atmosphere from a zinc stannate target containing 50% zinc and 50% tin, deposited.

Hierbei ist es bei einer Reaktivgaszusammensetzung mit einem Verhältnis der Volumenanteile von Stickstoff zu Sauerstoff von kleiner oder gleich 0,2 durchaus möglich, dass trotz eines Stickstoffanteils in der Reaktivgasatmosphäre kein Stickstoff in der ersten Deckschicht DA1 eingebaut ist. Dies trifft auch für Zink-Stannat enthaltende Schichten der Zwischenschichtanordnung ZA zu. In the case of a reactive gas composition with a ratio of the volume proportions of nitrogen to oxygen of less than or equal to 0.2, it is entirely possible that, despite a nitrogen content in the reactive gas atmosphere, no nitrogen is incorporated in the first cover layer DA1. This also applies to zinc stannate-containing layers of the intermediate layer arrangement ZA.

Über der ersten Deckschicht DA1 wird eine zweite Deckschicht DA2 aus Siliziumaluminiumnitrid mit einer Dicke im Bereich von 10–30 nm, bevorzugt 15–25 nm abgeschieden. Dies erfolgt vergleichbar der Grundschicht GAG von einem Si:Al-Target mit 6–10% Aluminiumanteil. Auch der Brechungsindex ist dem der Grundschicht GAG vergleichbar. Alternativ kann die Schicht auch ohne Aluminiumanteil und/oder unter einer anderen Reaktivgasatmosphäre abgeschieden sein. Für den Fall, das eine Farbkorrektur der Reflexionsfarberscheinung erforderlich ist, bei der auch die Deckschicht herangezogen wird, kann die Dicke auch andere als die hier genannten Werte annehmen. A second cover layer DA2 of silicon aluminum nitride with a thickness in the range of 10-30 nm, preferably 15-25 nm, is deposited over the first cover layer DA1. This is similar to the base layer GAG of a Si: Al target with 6-10% aluminum content. The refractive index is also comparable to that of the base layer GAG. Alternatively, the layer may also be deposited without aluminum content and / or under another reactive gas atmosphere. In the event that a color correction of the reflection color appearance is required, in which the cover layer is also used, the thickness can also assume values other than those mentioned here.

Damit ergibt sich folgende Zusammensetzung des Schichtsystems vom Substrat S0 aufwärts betrachtet:
GAG Si₃N₄ mit 6–10% Al;
UFAB NiCr;
UFAF Cu;
UFAB NiCrOx;
ZAZ Oxid eines Zink-Stannats;
ZAK ZnO mit ca. 2% Al;
OFAF Ag;
OFAB NiCrOx;
DA1 Oxid oder Oxinitrid eines Zink-Stannats;
DA2 Si₃N₄ mit 6–10% Al; This results in the following composition of the layer system viewed from the substrate S0 upwards:
GAG Si ₃ N ₄ with 6-10% Al;
UFAB NiCr;
UFAF Cu;
UFAB NiCrOx;
ZAZ oxide of a zinc stannate;
ZAK ZnO with approx. 2% Al;
OFAF Ag;
OFAB NiCrOx;
DA1 oxide or oxynitride of a zinc stannate;
DA2 Si ₃ N ₄ with 6-10% Al;

Ein mit einem solchen Schichtsystem versehenes Substrat S0 und ebenso eine Isolierglaseinheit, die eine Scheibe mit diesem Schichtsystem verwendet, weist die gewünschte neutrale bis leicht blaue Farberscheinung der Reflexion auf, deren Farbwerte des CIE L*a*b*-Farbsystem bei senkrechter Blickrichtung (Blickrichtung in 3 durch drei Pfeile dargestellt), in den beanspruchten Bereichen liegen. A substrate S0 provided with such a layer system as well as an insulating glass unit which uses a pane with this layer system has the desired neutral to slightly blue color appearance of the reflection whose color values of the CIE L * a * b * color system are in the vertical direction of view (viewing direction in 3 represented by three arrows) lie in the claimed areas.

In einer Ausgestaltung kann eine (Triple-Low-E oder Triple-Low-E-Sun) oder mehr (Multi-Low-E oder Multi-Low-E-Sun) Funktionsschichtanordnungen unter der Deckschichtanordnung angeordnet werden, je jeweils mit einer weiteren Zwischenschichtanordnung mit der darunter liegenden Funktionsschichtanordnung verbunden sind. Diese weiteren Funktionsschichtanordnungen können Funktionsschichten sein, die Silber oder Kupfer enthalten. Aber auch andere Materialien mit der IR-reflektierenden Eigenschaft, wie z.B. Gold oder Legierungen davon, ein Halbedelmetall oder Tantal, sind verwendbar, soweit zumindest eine Funktionsschicht Silber und eine weitere Kupfer enthält. In one embodiment, a (triple-low E or triple-low E-Sun) or more (multi-low-E or multi-low E-Sun) functional layer arrangements can be arranged under the cover layer arrangement, each with a further interlayer arrangement are connected to the underlying functional layer arrangement. These further functional layer arrangements may be functional layers containing silver or copper. But other materials with the IR-reflective property, such as. Gold or alloys thereof, a semi-precious metal or tantalum, are usable as far as at least one functional layer contains silver and another copper.

Die mit dem Schichtsystem gemäß Ausführungsbeispiel erzielte Emissivität liegt für ein Double-Low-E bei kleiner 3% und bei einem Triple-Low-E bei kleiner 2%. The emissivity achieved with the layer system according to the embodiment is less than 3% for a double-low E and less than 2% for a triple-low E.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

• S0S0

  Substrat substratum

  GAGA

  Grundschichtanordnung Base layer arrangement

  GAGGAG

  Grundschicht base layer

  UFAUFA

  untere Funktionsschichtanordnung lower functional layer arrangement

  UFAFUFAF

  untere Funktionsschicht lower functional layer

  UFABUFAB

  untere Blockerschicht lower blocking layer

  ZAZA

  Zwischenschichtanordnung Interlayer arrangement

  ZAZZAZ

  Zwischenschicht interlayer

  ZAKZAK

  Keimschicht seed layer

  OFAOFA

  obere Funktionsschichtanordnung upper functional layer arrangement

  OFAFOFAF

  obere Funktionsschicht upper functional layer

  OFABOFAB

  obere Blockerschicht upper blocker layer

  DATHERE

  Deckschichtanordnung overlay assembly

  DA1DA1

  erste Deckschicht first cover layer

  DA2DA2

  zweite Deckschicht second cover layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 03543178 A1 [0012] DE 03543178 A1 [0012]
• EP 1174379 A1 [0012] EP 1174379 A1 [0012]

Claims (8)

Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem auf einem transparenten Substrat (S0) mit folgenden Schichtanordnungen, vom Substrat (S0) aufwärts betrachtet: – eine Grundschichtanordnung (GA) mit einer dielektrischen Grundschicht (GAG) aus einem Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung, – eine untere Funktionsschichtanordnung (UFA) mit einer metallischen unteren Funktionsschicht (UFAF) zur Reflexion von Infrarotstrahlung, – zumindest eine Zwischenschichtanordnung (ZA), welche eine weitere Funktionsschichtanordnung (MFA, OFA) von einer darunter liegenden Funktionsschichtanordnung (UFA, MFA)trennt und eine Zwischenschicht (ZAZ, ZAK) oder mehr umfasst, – zumindest eine weitere, über der unteren Funktionsschichtanordnung (UFA) liegende Funktionsschichtanordnung (MFA, OFA) mit einer metallischen weiteren Funktionsschicht (MFAF, OFAF) zur Reflexion von Infrarotstrahlung, und – eine Deckschichtanordnung (DA) mit einer dielektrischen, ein Nitrid, Oxid oder Oxinitrid eines Metalls, eines Halbleiters oder einer Halbleiterlegierung enthaltenden Deckschicht (DA1, DA2), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Funktionsschicht Kupfer und zumindest eine Funktionsschicht Silber enthält. Infrared-reflecting, transparent layer system on a transparent substrate (S0) with the following layer arrangements, viewed from the substrate (S0) upward: - a base layer arrangement (GA) with a dielectric base layer (GAG) of a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy, a lower functional layer arrangement (UFA) with a metallic lower functional layer (UFAF) for reflection of infrared radiation, at least one intermediate layer arrangement (ZA), which further functional layer arrangement (MFA, OFA) of an underlying functional layer arrangement (UFA, MFA) separates and comprises an intermediate layer (ZAZ, ZAK) or more, - at least one further functional layer arrangement (MFA, OFA) lying above the lower functional layer arrangement (UFA) with a metallic further functional layer (MFAF, OFAF) for reflection of infrared radiation, and - a Cover layer arrangement (DA) with egg ner dielectric, a nitride, oxide or oxynitride of a metal, a semiconductor or a semiconductor alloy containing cover layer (DA1, DA2), characterized in that at least one functional layer copper and at least one functional layer contains silver. Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Funktionsschicht Kupfer enthält. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to claim 1, characterized in that the lower functional layer contains copper. Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede weitere über der unteren liegende Funktionsschicht Silber enthält. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to claim 2, characterized in that each further above the lower functional layer contains silver. Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der im Schichtsystem kombinierten Materialien und deren Schichtdicken die a*(Rg)- und b*(Rg)-Farbwerte des CIE L*a*b*-Farbsystem der substratseitigen Reflexion im Bereich von –5 ≤ a* ≤ 1 und –10 ≤ b* ≤ 1 liegen. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the a * (Rg) and b * (Rg) color values of the CIE L * a * b * color system of the substrate-side reflection in the range of -5 ≤ a * ≤ 1 and -10 ≤ b * ≤ 1 lie. Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Funktionsschichtanordnung (UFA, MFA, OFA) eine Blockerschicht (UFAB) aus einem Metall, einer Metallmischung oder Metalllegierung oder aus einem unterstöchiometrischen oder stöchiometrischen Oxid, Nitrid oder Oxinitrid davon enthält, zum Schutz der Funktionsschicht (UFAF) gegenüber Oxidations- und Diffusionsprozessen. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one functional layer arrangement (UFA, MFA, OFA) a blocker layer (UFAB) of a metal, a metal mixture or metal alloy or of a substoichiometric or stoichiometric oxide, nitride or oxynitride thereof contains, for protecting the functional layer (UFAF) against oxidation and diffusion processes. Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Funktionsschichtanordnung (UFA, MFA, OFA) unter der Funktionsschicht (UFAF, MFAF, OFAF) keine Blockerschicht (UFAB, MFAB, OFAB) aufweist. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one functional layer arrangement (UFA, MFA, OFA) under the functional layer (UFAF, MFAF, OFAF) has no blocking layer (UFAB, MFAB, OFAB). Infrarotstrahlung reflektierendes, transparentes Schichtsystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Anzahl und der Dicke der Kupfer enthaltenden Funktionsschichten und/oder der Dicken zumindest einer Blockerschicht die Transmission des Schichtsystems auf Werte im Bereich von 25% ≤ Y(T) ≤ 75% eingestellt ist. Infrared radiation-reflecting, transparent layer system according to one of claims 5 or 6, characterized in that by means of the number and thickness of the copper-containing functional layers and / or the thicknesses of at least one blocking layer, the transmission of the layer system to values in the range of 25% ≤ Y (T ) ≤ 75% is set. Verfahren zur Herstellung eines Infrarotstrahlung reflektierenden Schichtsystem, wobei die Schichten der transparenten Schichtanordnungen (GA, ZA, DA, UFA, MFA, OFA) eines Schichtsystems nach einem der vorstehenden Ansprüche auf einem transparenten Substrats (S0) nacheinander mittels Vakuumbeschichtung abgeschieden werden. Method for producing an infrared radiation-reflecting layer system, wherein the layers of the transparent layer arrangements (GA, ZA, DA, UFA, MFA, OFA) of a layer system according to one of the preceding claims are deposited successively on a transparent substrate (S0) by means of vacuum coating.

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