DE602004011062T2

DE602004011062T2 - Konzentrationsmodulierte beschichtungen

Info

Publication number: DE602004011062T2
Application number: DE602004011062T
Authority: DE
Inventors: Klaus Avcoa HARTIG
Original assignee: Cardinal CG Co
Current assignee: Cardinal CG Co
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: EP1641723A1; CA2530443C; US20050026002A1; US7192647B2; DE602004011062D1; ATE382585T1; WO2005003049A1; EP1641723B1; US9255030B2; CA2530443A1; JP4767167B2; JP2007526197A; US20070138000A1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungen für Glas und andere Substrate. Die vorliegende Erfindung stellt spezieller Beschichtungen mit niedrigem Emissionsvermögen bereit. Es werden auch Verfahren zum Absetzen von Beschichtungen mit niedrigem Emissionsvermögen und von Substraten bereitgestellt, die diese Beschichtungen tragen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beschichtungen mit niedrigem Emissionsvermögen sind in der derzeitigen Technik gut bekannt. Sie beinhalten typischerweise eine oder mehrere Infrarotlicht reflektierende Lagen, die sich jeweils zwischen zwei oder mehr dielektrischen Lagen befinden. Die Infrarotlicht reflektierenden Lagen reduzieren die Transmission von Strahlungswärme durch die Beschichtung. Die Infrarotlicht reflektierenden Lagen umfassen typischerweise elektrisch leitende Metalle wie z. B. Silber, Gold oder Kupfer. Die dielektrischen Lagen reduzieren den Reflexionsgrad von sichtbarem Licht der Beschichtung und regulieren andere Beschichtungseigenschaften wie z. B. Farbe. Zu üblicherweise eingesetzten Dielektrika gehören Zink-, Zinn- und Titanoxide sowie Nitride wie z. B. Siliciumnitrid.
Hersteller haben traditionell eine einzelne, dicke dielektrische Lage auf jeder Seite jeder Infrarotlicht reflektierenden Lage vorgesehen. Es wird auf das US-Patent 4,859,532 verwiesen. Dicke dielektrische Lagen sind jedoch in mehreren Hinsichten nicht ideal. So nimmt beispielsweise die Belastung in einer dielektrischen Lage mit zunehmender Lagendicke zu. Dies ist besonders bei dielektrischen Filmen problematisch, die von Natur aus stark belastet sind, wie z. B. Siliciumnitrid. Ferner wurde entdeckt, dass es bei wärmebehandelbaren (z. B temperierbaren) Beschichtungen, die dicke dielektrische Lagen umfassen, wahrscheinlich zu Schleierbildung kommt ( US 2002/0102352 mit dem Titel „Haze-Resistant").
Transparente Filmstapel gehen dieses Problem an und ersetzen dicke dielektrische Lagen durch mehrere dünne dielektrische Lagen.
Die dielektrischen Lagen in einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen sind typischerweise homogen. Das heißt, jede dielektrische Lage hat typischerweise eine Zusammensetzung, die über die Dicke der Lage gleichförmig ist. Während homogene dielektrische Lagen weit verbreitet Anklang gefunden haben, haben sie erhebliche Beschränkungen. So sind z. B. die Haftungseigenschaften für eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen begrenzt, in der alle dielektrischen Lagen homogen sind. Dies ist teilweise auf die diskreten Grenzflächen zurückzuführen, die zwischen homogenen dielektrischen Lagen vorliegen. Spannungen neigen sich an jeder diskreten Grenzfläche in einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen aufzustauen (d. h. sich zu konzentrieren). Daher ist jede solche Grenzfläche ein potentieller Delaminierungsort, der vorzugsweise zu vermeiden ist.
Ferner sind die optischen Möglichkeiten für eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen begrenzt, in der alle dielektrischen Lagen homogen sind. Eine Beschichtung dieser Art kann aufgrund der optischen Beschränkungen, dass jede dielektrische Lage in der Beschichtung homogen sein muss, möglicherweise nur begrenzte Farb- und Antireflexionseigenschaften erzielen.
Wie oben erwähnt, besteht die primäre optische Funktion der dielektrischen Filme in einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen darin, den Infrarotlicht reflektierenden Film (z. B. Silber) in der Beschichtung zu entspiegeln. Die dielektrischen Filme bieten jedoch wünschenswerterweise noch weitere Funktionen. Man betrachte eine Doppeltyp-Silberbeschichtung, die eine dielektrische innere Schicht (zwischen dem Substrat und der ersten Silberlage), eine dielektrische mittlere Schicht (zwischen den beiden Silberlagen) und eine dielektrische äußere Schicht (weiter vom Substrat weg als die zweite Silberlage) aufweist. Jede dieser Schichten hat vorzugsweise spezielle Eigenschaften, wie auch die Innen- und Außenflächen jeder Schicht.
Was die dielektrische innere Schicht betrifft, so bietet die innere Grenzfläche dieser Schicht vorzugsweise eine gute Haftung auf dem Substrat. Es ist wünschenswert zu gewährleisten, dass die Grundschicht gut auf dem Substrat haftet, da diese Schicht als Grundierung für die Beschichtung dient. In einigen Fällen ist es auch wünschenswert, dass die äußere Grenzfläche der inneren Schicht gute Wachstumsbedingungen für einen Silberfilm bietet. Die elektrische Leitfähigkeit (und somit das Emissionsvermögen) eines Silberfilms variiert je nach der Oberfläche, auf der das Silber abgesetzt wird. Wenn also ein Silberfilm direkt über der dielektrischen inneren Schicht vorgesehen wird, dann hat die innere Schicht wünschenswerterweise eine äußere Grenzfläche, die eine gute Keimbildungsfläche bietet, auf der Silberfilm aufwachsen gelassen werden kann. In solchen Fällen haftet diese äußere Grenzfläche vorzugsweise auch gut an dem darüberliegenden Silberfilm. Ferner immobilisiert die äußere Grenzfläche in solchen Fällen vorzugsweise das darüber liegende Silber so weit wie möglich (besonders bei einer Wärmebehandlung). Es ist zu verstehen, dass in einigen Fällen alternativ ein Metallsperrfilm oder ein anderer nicht dielektrischer Film unter einem Silberfilm platziert werden kann, um eine erwünschte Haltbarkeit und/oder optische und/oder isolierende Eigenschaften zu erzielen. Die dielektrische innere Schicht verhindert vorzugsweise, dass Natriumionen und sonstiges Metall aus einem Glassubstrat ausdiffundiert (d. h. sie versiegelt das Glas vorzugsweise). Dies ist wünschenswert, um die erste Silberlage vor Korrosion von unten zu schützen.
Leider ist es schwierig, alle diese Eigenschaften mit einer inneren Schicht bestehend aus einer einzelnen Lage aus irgendeinem Material zu optimieren. Als eine Alternative kann die innere Schicht aus zwei oder mehr diskreten Lagen aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, die jeweils so gewählt werden, dass eine oder mehrere der gewünschten Beschichtungseigenschaften optimiert werden. Dabei bleibt jedoch an der inneren Schicht eine zusätzliche Grenzfläche, die, wie oben erwähnt, vorzugsweise zu vermeiden ist.
Die Situation ist für die dielektrische äußere Schicht ähnlich. So definiert beispielsweise die äußere Schicht vorzugsweise eine innere Grenzfläche, die gut an dem darunter liegenden Film haftet (z. B. an der zweiten Silberlage oder der zweiten Sperrlage). Die äußere Schicht trägt wünschenswerterweise zur mechanischen und chemischen Haltbarkeit der Beschichtung bei. So umfasst die äußere Schicht vorzugsweise ein chemisch haltbares Material. In Kombination definiert die äußere Schicht vorzugsweise eine glatte Außenfläche, um die physikalische Abriebempfindlichkeit der Beschichtung zu reduzieren. Schließlich umfasst die äußere Schicht vorzugsweise einen Film, der verhindert, dass Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere reaktive Agenzien auf das darunter liegende Silber diffundieren (besonders bei Wärmebehandlungen und im Laufe der Zeit). Dies ist wünschenswert, um die zweite Silberlage vor Korrosion von oben zu schützen. Wie bei der inneren Schicht, ist es schwierig, alle gewünschten Eigenschaften mit einer aus einer einzelnen Lage aus einem einzigen Material gebildeten äußeren Schicht zu optimieren, und doch ergibt die Bildung der äußeren Schicht aus zwei oder mehr diskreten Lagen aus unterschiedlichen Materialien eine zusätzliche Grenzfläche, was vorzugsweise zu vermeiden ist.
Mit Bezug auf die dielektrische mittlere Schicht ist es besonders wünschenswert, die Eigenschaften und Funktionen des in dieser Schicht verwendeten dielektrischen Films zu optimieren. Dies ist teilweise auf die große Dicke der mittleren Schicht zurückzuführen (die mittlere Schicht ist charakteristischerweise dicker als die innere und die äußere Schicht). Es ist besonders wünschenswert, beispielsweise die Spannung in der mittleren Schicht zu minimieren. Dies wird vorzugsweise durch Begrenzen der Dicke jeder Lage in der mittleren Schicht erzielt. Wie oben erwähnt, neigt die Spannung in einer dielektrischen Lage dazu, mit zunehmender Lagendicke zuzunehmen. Also kann Spannung durch Begrenzen der Dicke jeder Lage in der mittleren Schicht (oder wenigstens denjenigen Lagen, die Material mit hoher Spannung umfassen), vorteilhafterweise reduziert werden.
Es ist auch wünschenswert, eine mittlere Schicht bereitzustellen, die verhindert, dass sich Defekte über die gesamte Dicke der mittleren Schicht ausbreiten. Dies kann erzielt werden, indem eine mittlere Schicht bereitgestellt wird, die mehrere dielektrische Lagen umfasst. In einer solchen mittleren Schicht ist es weniger wahrscheinlich, dass sich Defekte (z. B. feine Löcher und dergleichen) von einer Lage zur anderen ausbreiten, besonders dann, wenn aneinander grenzende Lagen aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. So ist es durch Bereitstellen einer mittleren Schicht, die mehrere dielektrische Lagen umfasst, weniger wahrscheinlich, dass Defekte über die gesamte Dicke der mittleren Schicht wachsen.
Ferner ist es vorteilhaft, eine mittlere Schicht bereitzustellen, die beständig gegen Schleierbildung ist, die beispielsweise bei der Wärmebehandlung auftreten kann. Dies kann dadurch erzielt werden, dass eine mittlere Schicht bereitgestellt wird, die mehrere besonders dünne dielektrische Lagen umfasst, die vorzugsweise aus bestimmten Materialien gebildet sind. Diese Lösung hat zwar große Vorteile, aber sie ist deshalb nicht ideal, weil sie zusätzliche Grenzflächen in der mittleren Schicht erzeugt.
Darüber hinaus definiert die mittlere Schicht vorzugsweise eine innere Grenzfläche, die gut auf dem darunter liegenden Film haftet (z. B. auf der ersten Silberlage oder der ersten Sperrlage). In Kombination bietet, wo Silber direkt über der mittleren Schicht liegt, die äußere Grenzfläche der mittleren Schicht vorzugsweise gute Wachstumsbedingungen für die darüber liegende Silberlage. In solchen Fällen haftet die äußere Grenzfläche vorzugsweise gut auf dem darüber liegenden Silberfilm und immobilisiert den darüber liegenden Silberfilm so weit wie möglich.
Es ist äußerst schwierig, alle diese Eigenschaften mit einer mittleren Schicht zu optimieren, die aus einer einzelnen Lage aus einem einzigen Material gebildet ist. So kann die mittlere Schicht alternativ aus mehreren diskreten Lagen mit unterschiedlichen Dielektrika gebildet werden, die jeweils so gewählt werden, dass eine oder mehrere Eigenschaften optimiert wird/werden. Dies ist jedoch deshalb nicht ideal, weil die mittlere Schicht zusätzliche Grenzflächen behält, was vorzugsweise zu vermeiden ist.
Es wäre wünschenswsert, eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen bereitzustellen, die die obigen Beschränkungen minimiert und die obigen Eigenschaften und Funktionen optimiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In bestimmten Ausgestaltungen bietet die Erfindung ein Substrat, das eine Beschichtung mit einem niedrigen Emissionsvermögen trägt. In diesen Ausgestaltungen umfasst die Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen in Folge nach außen Folgendes: eine dielektrische innere Schicht; eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage (die z. B. Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert); eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht mit einer ersten gradierten Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines ersten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines zweiten dielektrischen Materials, wobei das erste und das zweite dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage (die z. B. Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert); und eine dielektrische äußere Schicht. Die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht hat im Wesentlichen einen gleichförmigen Brechungsindex von etwa 2,0 und die Infrarotlicht reflektierenden Lagen sind im Wesentlichen aus reinem Silber mit diskreten inneren und äußeren Grenzflächen mit den darunter liegenden und darüber liegenden Filmen.
In bestimmten Ausgestaltungen stellt die Erfindung ein Substrat bereit, das eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen trägt. In diesen Ausgestaltungen umfasst die Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen in Folge nach außen gehend Folgendes: eine konzentrationsmodulierte innere Schicht, die eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxid-(oder Zinkzinnoxid-)Konzentration hat, wobei die erste gradierte Filmregion von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen (oder zinkzinnoxidreichen) äußeren Bereich verläuft; eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage (die z. B. Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert); eine dielektrische mittlere Schicht; eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage (die z. B. Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert); und eine dielektrische äußere Schicht.
Die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht wird als Film mit einem Brechungsindex abgesetzt, der im Wesentlichen gleichförmig über die gesamte Dicke der mittleren Schicht ist, mit einem Brechungsindex von etwa 2,0. Die Infrarotlicht reflektierenden Lagen sind im Wesentlichen aus reinem Silber mit diskreten inneren und äußeren Grenzflächen mit den darunter liegenden und darüber liegenden Filmen.
Die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht wird vorzugsweise als ein Film abgesetzt, bei dem es keine diskrete Grenzfläche zwischen homogenen dielektrischen Lagen gibt. In einigen Fällen wird die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als ein Film abgesetzt, bei dem es keine homogene Filmregion mit einer Dicke von 200 Ångström oder mehr gibt. Die erste gradierte Filmregion wird vorzugsweise als ein Film abgesetzt, bei dem die Konzentration des ersten dielektrischen Materials allmählich abnimmt, während die Konzentration des zweiten dielektrischen Materials allmählich zunimmt. In einigen Fällen ist das erste dielektrische Material Zinnoxid und das zweite dielektrische Material Zinkoxid und die erste gradierte Filmregion wird so abgesetzt, dass sie von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen äußeren Bereich verläuft. In diesen Fällen kann der zinnoxidreiche innere Bereich direkt über einer ersten Sperrlage abgesetzt werden, und die erste Sperrlage kann direkt über der ersten Infrarotlicht reflektierenden Lage abgesetzt werden. Dieser zinkoxidreiche äußere Bereich kann als ein Film abgesetzt werden, der wenigstens etwa 40 Ångström aus im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage umfasst, und die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage kann als ein Silber umfassender Film abgesetzt werden. In einigen Fällen wird die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als ein Film abgesetzt, der in einer kontinuierlichen Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an dem ersten dielektrischen Material ist; die erste gradierte Filmregion; einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an dem zweiten dielektrischen Material ist; eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des zweiten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials, wobei das zweite und das dritte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; und einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an dem dritten dielektrischen Material ist. In diesen Fällen kann das dritte dielektrische Material Zinkoxid sein, so dass der dritte Hochkonzentrationsbereich als ein zinkoxidreicher Bereich abgesetzt wird. Dieser zinkoxidreiche Bereich kann als ein Film abgesetzt werden, der wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage umfasst, und die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage kann als ein Silber umfassender Film abgesetzt werden. Das zweite und das dritte dielektrische Material können bei Bedarf beide dasselbe Material sein, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide als ein an demselben Material reicher Film abgesetzt werden. So können beispielsweise das erste und das dritte dielektrische Material beide Zinkoxid sein, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide als zinkoxidreiche Bereiche abgesetzt werden. Ferner kann das zweite dielektrische Material als ein Oxid abgesetzt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zinkoxid und Titanoxid. In einigen Fällen wird der erste Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt, der eine erste homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem ersten dielektrischen Material besteht, und der zweite Hochkonzentrationsbereich wird als ein Film abgesetzt, der eine zweite homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem zweiten dielektrischen Material besteht, und der dritte Hochkonzentrationsbereich wird als ein Film abgesetzt, der eine dritte homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem dritten dielektrischen Material besteht. In diesen Fällen wird jede homogene Filmregion vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 200 Ångström abgesetzt. Ferner wird die zweite homogene Filmregion vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als etwa 180 Ångström abgesetzt. In einigen Fällen wird die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als ein Film abgesetzt, der in einer kontinuierlichen Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an dem ersten dielektrischen Material ist; die erste gradierte Filmregion; einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an dem zweiten dielektrischen Material ist; eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des zweiten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials, wobei das zweite und das dritte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an dem dritten dielektrischen Material ist; eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des dritten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines vierten dielektrischen Materials, wobei das dritte und das vierte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; einen vierten Hochkonzentrationsbereich, wobei der vierte Hochkonzentrationsbereich reich an dem vierten dielektrischen Material ist; eine vierte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des vierten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines fünften dielektrischen Materials, wobei das vierte und das fünfte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; und einen fünften Hochkonzentrationsbereich, wobei der fünfte Hochkonzentrationsbereich reich an dem fünften dielektrischen Material ist. Das fünfte dielektrische Material ist vorzugsweise Zinkoxid, so dass der fünfte Hochkonzentrationsbereich als ein zinkoxidreicher Bereich abgesetzt wird. Dieser zinkoxidreiche Bereich kann vorteilhafterweise als ein Film abgesetzt werden, der wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage umfasst, und die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage kann vorteilhafterweise als ein Silber umfassender Film abgesetzt werden. Falls gewünscht, können das erste, das dritte und das fünfte dielektrische Material alle dasselbe Material sein, so dass der erste, der dritte und der fünfte Hochkonzentrationsbereich alle als ein an demselben Material reicher Film abgesetzt werden. So können beispielsweise das erste, das dritte und das fünfte dielektrische Material alle Zinkoxid sein, so dass der erste, der dritte und der fünfte Hochkonzentrationsbereich alle als zinkoxidreiche Bereiche abgesetzt werden. Ferner können das zweite und das vierte dielektrische Material beide dasselbe Material sein, so dass der zweite und der vierte Hochkonzentrationsbereich beide als ein an demselben Material reicher Film abgesetzt werden. So können beispielsweise das zweite und das vierte dielektrische Material beide als ein Oxid abgesetzt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zinkzinnoxid und Titanoxid. In einigen Fällen wird der erste Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt, der eine erste homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem ersten dielektrischen Material besteht, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine zweite homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem zweiten dielektrischen Material besteht, der dritte Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine dritte homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem dritten dielektrischen Material besteht, der vierte Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine vierte homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem vierten dielektrischen Material besteht, und der vierte Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine fünfte homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem fünften dielektrischen Material besteht. Vorzugsweise wird jede homogene Filmregion mit einer Dicke von weniger als 200 Ångström abgesetzt. Ferner werden die zweite und die vierte homogene Filmregion vorzugsweise jeweils mit einer Dicke von weniger als etwa 180 Ångström abgesetzt. In einigen Fällen wird die dielektrische innere Schicht als eine konzentrationsmodulierte innere Schicht abgesetzt, die eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines vierten dielektrischen Materials umfasst, wobei das dritte und das vierte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind. Zusätzlich (oder alternativ) kann die dielektrische äußere Schicht als eine konzentrationsmodulierte äußere Schicht abgesetzt werden, die eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines fünften dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines sechsten dielektrischen Materials umfasst, wobei das fünfte und das sechste dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind. In einigen Fällen dieser Art werden die konzentrationsmodulierte innere, mittlere und äußere Schicht jeweils als ein Film abgesetzt, der keine diskrete Grenzfläche zwischen homogenen dielektrischen Lagen hat.
In bestimmten Ausgestaltungen stellt die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von beschichteten Substraten bereit. In diesen Ausgestaltungen umfasst das Verfahren das Absetzen einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen auf ein Substrat, wobei die Beschichtung in Folge nach außen Folgendes umfasst: eine konzentrationsmodulierte innere Schicht mit einer ersten gradierten Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxid- oder Zinkzinnoxidkonzentration, wobei die erste gradierte Filmregion von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen oder zinkzinnoxidreichen äußeren Bereich verläuft; eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; eine dielektrische mittlere Schicht; eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; und eine dielektrische äußere Schicht. Die Infrarotlicht reflektierenden Lagen sind im Wesentlichen reines Silber mit diskreten inneren und äußeren Grenzflächen ohne darunter liegende und darüber liegende Filme.
Der zinnoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion wird vorzugsweise als ein Film abgesetzt, der im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht. In einigen Fällen wird der zinnoxidreiche innere Teil der ersten gradierten Filmregion direkt über dem Substrat abgesetzt. In anderen Fällen beinhaltet die Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen ferner eine Basislage, die Siliciumdioxid umfasst, das direkt über dem Substrat abgesetzt wird, wobei der zinnoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion direkt über der Basislage abgesetzt wird. Vorzugsweise wird die erste Infrarotlicht reflektierende Lage direkt über dem äußeren Bereich der ersten gradierten Filmregion abgesetzt. Der äußere Bereich der ersten gradierten Filmregion kann vorteilhafterweise als ein Film abgesetzt werden, der wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der ersten Infrarotlicht reflektierenden Lage umfasst, und die erste Infrarotlicht reflektierende Lage kann vorteilhafterweise als ein Silber umfassender Film abgesetzt werden. In einigen Fällen wird die konzentrationsmodulierte innere Schicht als ein Film abgesetzt, der in einer kontinuierlichen Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; die erste gradierte Filmregion; einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zinkzinnoxid ist; eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinkoxid- oder Zinkzinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinnoxidkonzentration; einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxid- oder Zinkzinnoxidkonzentration; und einen vierten Hochkonzentrationsbereich, wobei der vierte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zinkzinnoxid ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise abgebrochene schematische Querschnittsansicht einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen gemäß bestimmten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine abgebrochene schematische Querschnittsseitenansicht eines mittleren Abschnitts einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen gemäß bestimmten Ausgestaltungen der Erfindung;
3 ist eine abgebrochene schematische Querschnittsseitenansicht eines mittleren Abschnitts einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen gemäß bestimmten Ausgestaltungen der Erfindung;
4 ist eine schematische Seitenansicht einer Sputtervorrichtung;
5A ist eine schematische Seitenansicht einer Sputtervorrichtung; und
5B ist eine schematische Seitenansicht einer Sputtervorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSGESTALTUNGEN
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist mit Bezug auf die Zeichnungen zu lesen, in denen gleiche Elemente in unterschiedlichen Zeichnungen dieselben Bezugsziffern erhielten. Die Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, veranschaulichen gewählte Ausgestaltungen und sollen den Umfang der Erfindung nicht begrenzen. Die Fachperson wird erkennen, dass die darin gegebenen Beispiele viele nützliche Alternativen haben, die in den Rahmen der Erfindung fallen.
Es können in der vorliegenden Erfindung Substrate verschiedener Größen verwendet werden. Gewöhnlich werden großflächige Substrate verwendet. Bestimmte Ausgestaltungen beinhalten ein Substrat mit einer Breite von wenigstens etwa 0,5 Meter, vorzugsweise von wenigstens etwa 1 Meter, evtl. stärker bevorzugt von wenigstens etwa 1,5 Meter (z. B. zwischen etwa 2 Metern und etwa 4 Metern), und in einigen Fällen von wenigstens etwa 3 Metern.
In der vorliegenden Erfindung können Substrate verschiedener Dicken zum Einsatz kommen. Gewöhnlich werden Substrate (z. B. Glasplatten) mit einer Dicke von etwa 1–5 mm verwendet. Bestimmte Ausgestaltungen beinhalten ein Substrat mit einer Dicke zwischen etwa 2,3 mm und etwa 4,8 mm und evtl. bevorzugter zwischen etwa 2,5 mm und etwa 4,8 mm. In einigen Fällen wird eine Glasplatte (z. B. Sodakalkglas) mit einer Dicke von etwa 3 mm verwendet.
In bestimmten Ausgestaltungen stellt die Erfindung ein Substrat 10 bereit, das eine Beschichtung 40 mit niedrigem Emissionsvermögen trägt. Es ist eine Reihe verschiedener Substrate für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung geeignet. In den meisten Fällen ist das Substrat eine Platte aus einem transparenten Material (d. h. eine transparente Platte). Das Substrat braucht aber nicht unbedingt transparent zu sein. Für die meisten Anwendungen wird das Substrat ein transparentes oder transluzentes Material wie Glas oder klares Plastik umfassen. In vielen Fällen ist das Substrat 10 eine Glasscheibe. Es kann eine Vielfalt bekannter Glastypen verwendet werden und Sodakalkglas wird vermutlich bevorzugt werden.
In bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen umfasst die Beschichtung 40 mit niedrigem Emissionsvermögen eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90. Hier beinhaltet die Beschichtung 40 zwei Infrarotlicht reflektierende Lagen 50, 150 (die z. B. Silber umfassen), zwischen denen die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 positioniert ist. Bestimmte Ausgestaltungen dieser Art sind in 1 exemplifiziert, wo die illustrierte Beschichtung 40 in Folge nach außen gehend (d. h. in einer Folge vom Substrat weg gehend) Folgendes umfasst: eine dielektrische innere Schicht 30; eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage 50; eine fakultative erste Sperrlage 80; die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90; eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage 150; eine fakultative zweite Sperrlage 180; und eine dielektrische äußere Schicht 70. In diesen Ausgestaltungen können die inneren und äußeren Schichten aus beliebigen gewünschten dielektrischen Filmen gebildet sein, wie z. B. aus konventionellen homogenen dielektrischen Lagen (d. h. nichtgradierte Lagen). Alternativ können eine oder beide der inneren und äußeren Schichten auch eine gradierte Zusammensetzung wie nachfolgend beschrieben haben.
Die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 kann in verschiedenen Formen vorliegen. Diese mittlere Schicht 90 beinhaltet vorzugsweise wenigstens eine gradierte Filmregion. Mit anderen Worten, wenigstens ein Abschnitt der konzentrationsmodulierten mittleren Schicht hat vorzugsweise eine gradierte Zusammensetzung (z. B. eine Zusammensetzung, die sich mit zunehmendem Abstand vom Substrat allmählich ändert). Durch Versehen der mittleren Schicht 90 mit einer oder mehreren gradierten Filmregionen kann die Beschichtung 40 so ausgelegt werden, dass ein außergewöhnlicher Bereich von Farb- und Antireflexionseigenschaften erzielt wird. Ferner können spezielle optische Effekte mit gradiertem Film erzielt werden. Zudem ist die gradierte Zusammensetzung der konzentrationsmodulierten mittleren Schicht im Hinblick auf niedrige Spannungs- und gute Hafteigenschaften wünschenswert. Sie eliminiert beispielsweise diskrete Grenzflächen, die sonst Delaminierungskandidaten wären. In bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen beinhaltet die mittlere Schicht 90 keine (d. h. ist gänzlich frei von) diskreten Grenzflächen zwischen dielektrischen Lagen (z. B. zwischen homogenen dielektrischen Lagen). So kann beispielsweise die gesamte mittlere Schicht 90 so ausgelegt werden, dass sie eine sich allmählich ändernde Zusammensetzung hat, mit glatten Übergängen von einem dielektrischen Material zum nächsten.
Ausführlicher, die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 beinhaltet eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen (oder wenigstens allgemein) kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines ersten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen (oder wenigstens allgemein) kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines zweiten dielektrischen Materials. Hier sind das erste und das zweite dielektrische Material unterschiedliche Materialien. So geht die gradierte Filmregion (mit zunehmendem Abstand vom Substrat) von einem dielektrischen Material auf ein anderes dielektrisches Material über. Die Konzentration des ersten dielektrischen Materials nimmt vorzugsweise allmählich ab, während die Konzentration des zweiten dielektrischen Materials allmählich zunimmt. So gibt es vorzugsweise einen glatten Übergang von einem dielektrischen Material zum anderen. Eine mittlere Schicht 90 dieser Art ist (im Hinblick auf Spannung, Haftung sowie Farb- und Antireflexionsmöglichkeiten) einer herkömmlichen mittleren Schicht überlegen, die durch mehrere diskrete homogene Lagen gebildet wird.
So beinhaltet die mittlere Schicht 90 wünschenswerterweise eine gradierte Filmregion mit einer Zusammensetzung, die (in Abhängigkeit von der Filmdicke) von einem dielektrischen Material auf ein anderes übergeht. Es kann eine Reihe verschiedener dielektrischer Materialien in der gradierten Filmregion zum Einsatz kommen. Der Begriff „dielektrisch" bezieht sich hierin auf jede nichtmetallische (d. h. weder ein reines Metall noch eine Metalllegierung) Verbindung, die ein oder mehrere Metalle enthält. In bestimmten Ausgestaltungen ist jedes Dielektrikum ein transparentes Dielektrikum, das allgemein oder im Wesentlichen transparent ist, wenn es als ein dünner Film abgesetzt wird. In der Definition von „Dielektrikum" wäre jedes Metalloxid, Metallnitrid, Metallcarbid, Metallsulfid, Metallborid und jede Kombination davon (z. B. ein Oxynitrid) enthalten. Ferner ist der Begriff „Metall" so zu verstehen, dass er alle Metalle und Halbmetalle (d. h. Metalloide) beinhaltet. Nützliche Metalloxide sind u. a. Oxide von Zink, Zinn, Indium, Bismuth, Titan, Hafnium, Zirkonium und Gemische davon. Metalloxide sind zwar aufgrund ihrer einfachen und kostenarmen Applikation wünschenswert, aber es können auch bekannte Metallnitride (z. B. Siliciumnitrid) zum Einsatz kommen. Der Fachperson werden andere nützliche Materialien bekannt sein.
Mit Bezug auf die gradierte Natur des Films, in bevorzugten Ausgestaltungen ist der Film in jeder gradierten Filmregion auf gewöhnliche Weise über den gesamten Bereich der beschichteten Oberfläche gradiert. Somit gibt es an jedem „x, y" Ort auf der beschichteten Oberfläche (wobei x und y Dimensionen auf zwei jeweiligen lotrechten Achsen auf der beschichteten Oberfläche sind) den gradierten Film (d. h. den beschriebenen Übergang von einem Dielektrikum zu einem anderen). Der Bereich der „z"-Dimension (d. h. die Filmdickendimension), über den die gradierte Filmregion vorliegt, kann geringfügig von einem x, y-Ort zum anderen variieren, z. B. aufgrund von lokalen Variationen der Oberflächenrauheit des Substrats. Dies könnte z. B. vom Aufsputtern der Beschichtung auf ein Glassubstrat mit vorexistierender Oberflächenrauheit herrühren.
Der Brechungsindex ist über die gradierte Filmregion vorzugsweise im Wesentlichen konstant. Das heißt, die gradierte Filmregion geht vorzugsweise von einem dielektrischen Material mit einem bestimmten Brechungsindex auf ein anderes dielektrisches Material mit im Wesentlichen demselben Brechungsindex über. Dieser Brechungsindex beträgt im Allgemeinen etwa 2,0.
In bestimmten besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist der Brechungsindex über die gesamte Dicke der konzentrationsmodulierten mittleren Schicht 90 im Wesentlichen konstant. Hier bleibt der Brechungsindex, obwohl sich die Zusammensetzung der mittleren Schicht 90 mit zunehmendem Abstand vom Substrat ändert (wenigstens über einen Abschnitt der mittleren Schicht 90), über die gesamte Dicke der mittleren Schicht 90 im Wesentlichen gleichförmig. Dieser Brechungsindex beträgt im Allgemeinen etwa 2,0.
In bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen wird die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 gänzlich aus Oxidfilm oder aus Nitridfilm usw. gebildet. So kann die mittlere Schicht 90 z. B. mit einem einzigen reaktiven Gastyp (oxidierend, nitrierend usw.) abgesetzt werden. Man wird verstehen, dass Dotierungsgase ebenfalls in geringen Mengen beim Absetzen vorliegen können, so dass die mittlere Schicht Spurenunreinheiten aufweisen kann. Besonders favorisiert werden Methoden, bei denen die mittlere Schicht wenigstens eine gradierte Filmregion aufweist und nur in einer oxidierenden Atmosphäre abgesetzt wird, so dass die mittlere Schicht gänzlich aus Oxidfilm gebildet ist. Die mittlere Schicht beinhaltet vorzugsweise wenigstens eine Filmregion, die Zinnoxid oder Zinkzinnoxid umfasst, die beide u. a. aufgrund ihrer Morphologie besonders wünschenswert sind.
In bestimmten Ausgestaltungen sind das erste und das zweite dielektrische Material zwei unterschiedliche Oxide, die aus der Gruppe bestehend aus Zinkoxid, Zinnoxid, Zinkzinnoxid (z. B. Zn₂SnO₄), Zinkaluminiumoxid (z. B. ZnOAl₂O₃) und Titanoxid ausgewählt sind. Vorzugsweise ist wenigstens eines der ersten und zweiten dielektrischen Materialien Zinnoxid oder Zinkzinnoxid. So können beispielsweise das erste und das zweite dielektrische Material zwei verschiedene Oxide sein, die aus der Gruppe bestehend aus Zinkoxid, Zinnoxid und Zinkzinnoxid ausgewählt sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass in anderen Ausgestaltungen beliebige zwei dielektrische Materialien verwendet werden können. So können z. B. das erste und das zweite dielektrische Material gemäß den Anforderungen vieler verschiedener Anwendungen ausgewählt und variiert werden.
So beinhaltet die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht wenigstens eine gradierte Filmregion, die durch einen Übergang von einem dielektrischen Material auf ein anderes gekennzeichnet ist. In einigen Fällen beinhaltet diese mittlere Schicht nur eine gradierte Filmregion. In solchen Fällen ist das zweite Dielektrikum vorzugsweise Zinkoxid, während das erste Dielektrikum vorzugsweise ein Oxid ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zinkzinnoxid und Titanoxid, evtl. optimal aus Zinnoxid oder Zinkzinnoxid. In einer Ausgestaltung ist das erste Dielektrikum Zinnoxid und die erste gradierte Filmregion verläuft von einem zinnoxidreichen inneren Bereich (neben der ersten Infrarotlicht reflektierenden Lage 50, z. B. ggf. über die Sperrlage 80) zu einem zinkoxidreichen äußeren Bereich (neben der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage 150). Hier wird der zinnoxidreiche innere Bereich vorzugsweise direkt über einer ersten Sperrlage 80 abgesetzt und die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage 150 wird vorzugsweise direkt über dem zinkoxidreichen äußeren Bereich abgesetzt. Dieser zinkoxidreiche äußere Bereich umfasst vorzugsweise wenigstens etwa 40 Ångström aus im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage 150, wenigstens dann, wenn diese Lage 150 Silber umfasst.
So kann die mittlere Schicht 90 eine einzelne gradierte Filmregion umfassen, die von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen äußeren Bereich verläuft. In solchen Ausgestaltungen beinhaltet die mittlere Schicht wenigstens zwei Hochkonzentrationsbereiche (der zinnoxidreiche innere Bereich ist ein erster Hochkonzentrationsbereich und der zinkoxidreiche äußere Bereich ist ein zweiter Hochkonzentrationsbereich). Jeder Hochkonzentrationsbereich ist eine Filmdicke mit einer lokalen Maximalkonzentration eines gewünschten dielektrischen Materials. In einigen Fällen hat jeder Hochkonzentrationsbereich eine größere Konzentration (d. h. 50% oder mehr) des gewünschten dielektrischen Materials. Falls gewünscht, kann jeder Hochkonzentrationsbereich eine Filmdicke haben, die im Wesentlichen aus dem gewünschten dielektrischen Material besteht. So kann z. B. jeder Hochkonzentrationsbereich eine homogene Filmregion umfassen, die im Wesentlichen aus dem gewünschten dielektrischen Material besteht.
Tabelle 1 veranschaulicht eine Ausgestaltung, bei der die mittlere Schicht 90 in einer kontinuierlichen Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: (1) eine erste homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht; (2) eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkzinnkonzentration; und (3) eine zweite homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus Zinkoxid besteht. Hier umfasst die zweite homogene Filmregion wünschenswerterweise wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage 150, die ein Silberfilm ist.
Das Symbol (d. h. ein Pfeil) weist hierin auf eine Änderung (z. B. eine allmähliche Änderung) in der Filmzusammensetzung mit zunehmendem Abstand vom Substrat von dem an der Basis des Pfeils angegebenen dielektrischen Material zu dem an der Spitze des Pfeils angegebenen dielektrischen Material hin. Tabelle 1

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht
So beinhaltet die mittlere Schicht in bestimmten Ausgestaltungen wenigstens eine homogene Filmregion. Der Film in jeder homogenen Filmregion hat keine Zusammensetzung, die in Abhängigkeit von der Filmdicke/Distanz vom Substrat gradiert oder anderweitig variiert ist. Stattdessen hat jede solche Region eine Filmdicke mit einer homogenen Zusammensetzung (einem gewünschten dielektrischen Material). Vorzugsweise wird jede homogene Filmregion durch eine oder zwei gradierte Filmregionen begrenzt (oder geht allmählich darin über). Im Gegensatz dazu wird eine herkömmliche diskrete homogene dielektrische Lage durch zwei diskrete Grenzflächen mit anderen Lagen begrenzt. In einigen Fällen beinhaltet die mittlere Schicht 90 mehrere homogene Filmregionen, die jeweils aus einem gewünschten dielektrischen Material gebildet sind. In diesen Fällen hat jede homogene Filmregion vorzugsweise eine Dicke von weniger als 200 Ångström und evtl. bevorzugter weniger als etwa 180 Ångström und evtl. optimalerweise weniger als etwa 175 Ångström. Diese Dickengrenzen sind zur Spannungsminimierung, zur Haftungsmaximierung, zur Begrenzung von Defektausbreitung und zur Vermeiden von Schleierbildung, z. B. bei Wärmebehandlung, wünschenswert. So beinhaltet die mittlere Schicht 90 in einigen Ausgestaltungen keine homogene Filmregion mit einer Dicke von 200 Ångström oder mehr.
Unabhängig von dem oben Gesagten ist zu verstehen, dass die mittlere Schicht 90 keine homogene(n) Filmregion(en) zu haben braucht. So bietet die Erfindung beispielsweise Ausgestaltungen, bei denen sich die Konzentration der gesamten mittleren Schicht 90 mit zunehmendem Abstand vom Substrat ständig ändert. In vielen Ausgestaltungen umfasst die mittlere Schicht jedoch wenigstens eine homogene Filmregion (z. B. wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid direkt unter der zweiten Infrarotlicht reflektierenden Lage 150).
Die Erfindung stellt mehrere besonders wünschenswerte Designs der mittleren Schicht bereit. Ein erstes Design ergibt eine mittlere Schicht 90, die zwei gradierte Filmregionen umfasst, die zwischen drei Hochkonzentrationsbereichen liegen. 2 zeigt Beispiele für Ausgestaltungen dieser Art. Ein zweites Design ergibt eine mittlere Schicht 90, die drei gradierte Filmregionen umfasst, die sich zwischen fünf Hochkonzentrationsbereichen befinden. 3 zeigt Beispiele für Ausgestaltungen dieser Art. In den 2 und 3 ist jeder Hochkonzentrationsbereich mit der Bezugsziffer 90' bezeichnet und jede Reihe Pfeile kennzeichnet eine gradierte Filmregion. Jedes dieser beiden Designs ergibt eine außergewöhnliche „Doppeltyp"-Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen (d. h. eine Beschichtung mit zwei Infrarotlicht reflektierenden Lagen). Diese Designs haben beispielsweise eine symmetrische Konfiguration, die außergewöhnliche optische Eigenschaften ergibt.
Im ersten Design beinhaltet die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 drei Hochkonzentrationsbereiche und zwei gradierte Filmregionen. Zum Beispiel, die mittlere Schicht 90 kann in einer zusammenhängenden Folge nach außen gehend Folgendes umfassen: einen ersten Hochkonzentrationsbereich; eine erste gradierte Filmregion; einen zweiten Hochkonzentrationsbereich; eine zweite gradierte Filmregion; und einen dritten Hochkonzentrationsbereich. Hier ist der erste Hochkonzentrationsbereich reich an einem ersten dielektrischen Material, der zweite Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem zweiten dielektrischen Material und der dritte Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem dritten dielektrischen Material. Die erste gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des ersten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des zweiten Dielektrikums. Die zweite gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des zweiten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des dritten Dielektrikums. In diesen Ausgestaltungen sind das erste und das zweite Dielektrikum unterschiedliche Materialien und das zweite und das dritte Dielektrikum sind unterschiedliche Materialien, aber das erste und das dritte Dielektrikum können dasselbe Material sein. Vorzugsweise ist wenigstens eines aus dem ersten, zweiten und dritten dielektrischen Material Zinnoxid oder Zinkzinnoxid.
In bevorzugten Ausgestaltungen dieser Art ist das dritte dielektrische Material Zinkoxid, so dass der dritte Hochkonzentrationsbereich ein zinkoxidreicher Bereich ist. Tabelle 2 enthält ein Beispiel für solche Beschichtungen. Die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage 150 umfasst vorzugsweise Silber, das direkt über dem zinkoxidreichen dritten Hochkonzentrationsbereich liegt, der wünschenswerterweise wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid umfasst.
In den Ausgestaltungen von 2 können das erste und das dritte Dielektrikum beide dasselbe Material sein, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide reich an demselben Material sind. In bevorzugten Ausgestaltungen dieser Art sind das erste und das dritte Dielektrikum beide Zinkoxid, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide zinkoxidreiche Bereiche sind. In diesen Ausgestaltungen ist das zweite dielektrische Material wünschenswerterweise ein Oxid, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zinkzinnoxid, Zinkaluminiumoxid und Titanoxid, vorzugsweise Zinnoxid oder Zinkzinnoxid.

In einigen Fällen umfassen der erste, der zweite und der dritte Hochkonzentrationsbereich 90' alle homogene Filmregionen. Das heißt, der erste Hochkonzentrationsbereich umfasst eine erste homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem ersten dielektrischen Material besteht, der zweite Hochkonzentrationsbereich umfasst eine zweite homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem zweiten dielektrischen Material besteht, und der dritte Hochkonzentrationsbereich umfasst eine dritte homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem dritten dielektrischen Material besteht. In diesen Ausgestaltungen hat jede homogene Filmregion wünschenswerterweise eine Dicke von weniger als 200 Ångström. In Kombination hat die zweite homogene Filmregion wünschenswerterweise eine Dicke von weniger als etwa 180 Ångström. Tabelle 2

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Zinkzinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Zinkzinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

In den Ausgestaltungen von 3 beinhaltet die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 fünf Hochkonzentrationsbereiche und vier gradierte Filmregionen. Hier umfasst die mittlere Schicht 90 in einer zusammenhängenden Folge nach außen gehend Folgendes: einen ersten Hochkonzentrationsbereich; eine erste gradierte Filmregion; einen zweiten Hochkonzentrationsbereich; eine zweite gradierte Filmregion; einen dritten Hochkonzentrationsbereich; eine dritte gradierte Filmregion; einen vierten Hochkonzentrationsbereich; eine vierte gradierte Filmregion; und einen fünften Hochkonzentrationsbereich. Ausführlicher, der erste Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem ersten dielektrischen Material, der zweite Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem zweiten dielektrischen Material, der dritte Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem dritten dielektrischen Material, der vierte Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem vierten dielektrischen Material und der fünfte Hochkonzentrationsbereich ist reich an einem fünften dielektrischen Material. Die erste gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des ersten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des zweiten Dielektrikums. Die zweite gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des zweiten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des dritten Dielektrikums. Die dritte gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des dritten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des vierten Dielektrikums. Die vierte gradierte Filmregion hat eine im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration des vierten Dielektrikums und eine im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration des fünften Dielektrikums. In diesen Ausgestaltungen sind das erste und das zweite Dielektrikum unterschiedliche Materialien, das zweite und das dritte Dielektrikum sind unterschiedliche Materialien, das dritte und das vierte Dielektrikum sind unterschiedliche Materialien und das vierte und das fünfte Dielektrikum sind unterschiedliche Materialien. Das erste und das fünfte Dielektrikum können jedoch dasselbe Material sein, das zweite und das vierte Dielektrikum können dasselbe Material sein usw. Vorzugsweise ist wenigstens das erste, das zweite, das dritte, das vierte oder das fünfte dielektrische Material Zinnoxid oder Zinkzinnoxid.
In bevorzugten Ausgestaltungen dieser Art ist das fünfte dielektrische Material Zinkoxid, so dass der fünfte Hochkonzentrationsbereich ein zinkoxidreicher Bereich ist. Tabelle 3 exemplifiziert Beschichtungen dieser Art. Die zweite Infrarotlicht reflektierende Lage 150 umfasst vorzugsweise Silber, das direkt über dem zinkoxidreichen fünften Hochkonzentrationsbereich positioniert ist, der wünschenswerterweise wenigstens etwa 40 Å von im Wesentlichen reinem Zinkoxid umfasst.

In den Ausgestaltungen von 3 können das erste, das dritte und das fünfte Dielektrikum alle dasselbe Material sein, so dass der erste, der dritte und der fünfte Hochkonzentrationsbereich alle reich an demselben Material sind. In bevorzugten Ausgestaltungen dieser Art sind das erste, das dritte und das fünfte Dielektrikum alle Zinkoxid (d. h. der erste, der dritte und der fünfte Hochkonzentrationsbereich sind alle zinkoxidreiche Bereiche). Alternativ oder zusätzlich können das zweite und das vierte Dielektrikum beide dasselbe Material sein, so dass der zweite und der vierte Hochkonzentrationsbereich beide reich an demselben Material sind. So können beispielsweise das zweite und das vierte dielektrische Material ein Oxid sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zinkzinnoxid, Zinkaluminiumoxid und Titanoxid, evtl. optimalerweise Zinnoxid oder Zinkzinnoxid. Tabelle 3

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Zinnoxid → Zinkoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkoxid → Titanoxid → Zinkoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Zinnoxid → Zinkzinnoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkzinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkzinnoxid → Titanoxid → Zinkzinnoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Zinkzinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkzinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinkaluminiumoxid → Titanoxid → Zinkaluminiumoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinnoxid → Zinkzinnoxid → Zinnoxid → Zinkzinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid → Zinkoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/innere Schicht/Silber/Sperre/Zinnoxid → Titanoxid → Zinnoxid → Titanoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

In bestimmten Ausgestaltungen umfassen der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Hochkonzentrationsbereich alle homogene Filmregionen. Das heißt, der erste Hochkonzentrationsbereich umfasst eine erste homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem ersten dielektrischen Material besteht, der zweite Hochkonzentrationsbereich umfasst eine zweite homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem zweiten dielektrischen Material besteht, der dritte Hochkonzentrationsbereich umfasst eine dritte homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem dritten dielektrischen Material besteht, der vierte Hochkonzentrationsbereich umfasst eine vierte homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem vierten dielektrischen Material besteht, und der fünfte Hochkonzentrationsbereich umfasst eine fünfte homogene Filmregion, die im Wesentlichen aus einem fünften dielektrischen Material besteht. In diesen Ausgestaltungen hat jede homogene Filmregion vorzugsweise eine Dicke von weniger als 200 Å. In Kombination haben die zweite und die vierte homogene Filmregion jeweils wünschenswerterweise eine Dicke von weniger als etwa 180 Å.
In einer Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinkoxid, das zweite dielektrische Material ist Zinnoxid, das dritte dielektrische Material ist Titanoxid (oder Zinkzinnoxid), das vierte dielektrische Material ist Zinnoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In einer anderen Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinkoxid, das zweite dielektrische Material ist Titanoxid, das dritte dielektrische Material ist Zinnoxid (oder Zinkzinnoxid), das vierte dielektrische Material ist Titanoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In noch einer anderen Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinkoxid, das zweite dielektrische Material ist Zinkzinnoxid, das dritte dielektrische Material ist Zinnoxid (oder Titanoxid), das vierte dielektrische Material ist Zinkzinnoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In noch einer anderen Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinkzinnoxid, das zweite dielektrische Material ist Zinnoxid, das dritte dielektrische Material ist Titanoxid, das vierte dielektrische Material ist Zinnoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In noch einer anderen Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinkzinnoxid, das zweite dielektrische Material ist Titanoxid, das dritte dielektrische Material ist Zinnoxid, das vierte dielektrische Material ist Titanoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In noch einer anderen Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinnoxid, das zweite dielektrische Material ist Titanoxid, das dritte dielektrische Material ist Zinkzinnoxid, das vierte dielektrische Material ist Titanoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste dielektrische Material Zinnoxid, das zweite dielektrische Material ist Zinkzinnoxid, das dritte dielektrische Material ist Titanoxid, das vierte dielektrische Material ist Zinnoxid und das fünfte dielektrische Material ist Zinkoxid. Es werden für die Fachperson viele andere Variationen offensichtlich sein.
Es wird besonders bevorzugt, die Beschichtung 40 mit einer konzentrationsmodulierten mittleren Schicht 90 zu versehen. Die mittlere Schicht 90 einer Doppeltyp-Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen hat charakteristischerweise eine relativ große Dicke. So ist es beispielsweise üblich, dass die mittlere Schicht wenigstens etwa zweimal so dick ist wie die innere Schicht und/oder wenigstens etwa zweimal so dick wie die äußere Schicht. Infolgedessen werden die mit dicken dielektrischen Lagen assoziierten Nachteile mit Bezug auf die mittlere Schicht besonders akut. Es wird somit besonders bevorzugt, insbesondere im Hinblick auf reduzierte Spannungen, die mittlere Schicht mit der/den oben beschriebenen gradierten Filmregion(en) zu versehen.
Es wurden verschiedene Ausgestaltungen beschrieben, bei denen die Beschichtung 40 eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 hat. In einigen dieser Ausgestaltungen ist die Beschichtung auch mit einer konzentrationsmodulierten inneren Schicht 30 versehen. Hier beinhaltet die innere Schicht eine gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines gewünschten Dielektrikums und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines anderen gewünschten Dielektrikums. In Ausgestaltungen dieser Art kann die Beschichtung auch mit einer konzentrationsmodulierten äußeren Schicht versehen werden. Hier beinhaltet die äußere Schicht eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines Dielektrikums und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines anderen Dielektrikums. In diesen Ausgestaltungen beinhalten die konzentrationsmodulierte innere, mittlere und äußere Schicht vorzugsweise keine diskreten Grenzflächen zwischen homogenen dielektrischen Lagen.

So bietet die Erfindung wünschenswerte Ausgestaltungen, bei denen die Beschichtung 40 eine konzentrationsmodulierte innere Schicht 30, eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht 90 und eine konzentrationsmodulierte äußere Schicht 70 aufweist. Tabelle 4 enthält Beispiele für Beschichtungen dieser Art. Hier beziehen sich die Begriffe „D1", „D2" usw. jeweils auf ein erstes dielektrisches Material, ein zweites dielektrisches Material usw. (D1 und D2 sind unterschiedliche Materialien usw., aber D1 und D3 könnte dasselbe Material sein usw.). Wie oben erwähnt, repräsentiert jeder Pfeil einen Filmzusammensetzungsgradienten, bei dem die Zusammensetzung des Films mit zunehmendem Abstand vom Substrat von einem Material (dem links von dem Pfeil gekennzeichneten Material) auf ein anderes Material (das rechts von dem Pfeil gekennzeichnete Material) übergeht. Diese Ausgestaltungen erfordern keine Verwendung besonderer dielektrischer Materialien. Stattdessen können beliebige gewünschte Dielektrika verwendet werden. Bestimmte Dielektrika werden jedoch bevorzugt. Bevorzugterweise wird der gesamte Film in der Grundschicht 30 mit demselben reaktiven Gastyp abgesetzt (oxidierend oder nitrierend usw.), so dass die Grundschicht im Wesentlichen aus Oxidfilm oder Nitridfilm usw. besteht. Dies wird auch für die mittlere Schicht 90 und die äußere Schicht 70 bevorzugt, da dies besonders praktische Absetzmethoden zulässt. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen beinhaltet die gesamte Beschichtung 40 (oder wenigstens die innere Schicht 30, die mittlere Schicht 90 und die äußere Schicht 70) keine diskreten Grenzflächen zwischen homogenen dielektrischen Lagen. Tabelle 4

Glas/D1 → D2/Silber/Sperre/D3 → D4/Silber/Sperre/D5 → D6

Glas/D1 → D2/Silber/Sperre/D3 → D4 → D5/Silber/Sperre/D6 → D7

Glas/D1 → D2/Silber/Sperre/D3 → D4 → D5 → D6 → D7/Silber/Sperre/D8 → D9

Glas/D1 → D2 → D3/Silber/Sperre/D4 → D5 → D6/Silber/Sperre/D7 → D8

Glas/D1 → D2/Silber/Sperre/D3 → D4 → D5/Silber/Sperre/D6 → D7 → D8

Die Erfindung stellt eine Reihe von Ausgestaltungen bereit, bei denen die Beschichtung eine besonders wünschenswerte konzentrationsmodulierte innere Schicht umfasst. Hier hat die modulierte innere Schicht einen inneren Bereich, der Zinnoxid umfasst, und einen äußeren Bereich, der Zinkoxid, Zinkzinnoxid oder Zinkaluminiumoxid umfasst. In einigen Ausgestaltungen dieser Art ist die Beschichtung 40 eine Doppeltyp-Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen, die in Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: eine konzentrationsmodulierte innere Schicht 30; eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage 50; eine fakultative erste Sperrschicht 80; eine dielektrische mittlere Schicht 90; eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage 150; eine fakultative zweite Sperrlage 180; und eine dielektrische äußere Schicht 70. Hier können die mittlere und die äußere Schicht aus beliebigen gewünschten dielektrischen Folien einschließlich konventionellen homogenen dielektrischen Lagen gebildet sein. Alternativ können eine oder beide der mittleren und äußeren Schichten eine gradierte Zusammensetzung wie oben erwähnt haben. In anderen Ausgestaltungen dieser Art ist die Beschichtung eine „Einzeltyp"-Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen (d. h. eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen, die eine einzelne Infrarotlicht reflektierende Lage hat), die in Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: eine konzentrationsmodulierte innere Schicht; eine Infrarotlicht reflektierende Lage; eine fakultative Sperrlage; und eine dielektrische äußere Schicht. Hier kann die äußere Schicht aus beliebigen gewünschten dielektrischen Filmen, einschließlich konventionellen homogenen dielektrischen Lagen gebildet sein. Alternativ kann die äußere Schicht eine gradierte Zusammensetzung haben.

Die konzentrationsmodulierte innere Schicht beinhaltet vorzugsweise eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxid-, Zinkzinnoxid- oder Zinkaluminiumoxidkonzentration. Tabelle 5 enthält Beispiele für Beschichtungen dieser Art. Hier hat die erste gradierte Filmregion einen inneren Bereich, der reich an Zinnoxid ist, und einen äußeren Bereich, der reich an Zinkoxid, Zinkzinnoxid oder Zinkaluminiumoxid ist. Der äußere Bereich ist evtl. optimalerweise reich an Zinkoxid. Eine innere Schicht dieser Art kann z. B. mit der in 5 gezeigt Sputtervorrichtung produziert werden. In Ausgestaltungen dieser Art wird die Infrarotlicht reflektierende Lage 50 wünschenswerterweise direkt über dem zinkoxidreichen äußeren Bereich der inneren Schicht abgesetzt. In Kombination umfasst dieser zinkoxidreiche äußere Bereich wünschenswerterweise wenigstens etwa 40 Ångström von im Wesentlichen reinem Zinkoxid, während die Infrarotlicht reflektierende Lage 50 am liebsten ein Silberfilm ist. Tabelle 5

Glas/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Zinnoxid → Zinkzinnoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Zinnoxid → Zinkzinnoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

In den Ausgestaltungen von 5 kann der zinnoxidreiche innere Bereich (der vorzugsweise im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht) direkt über dem Substrat abgesetzt werden. Alternativ kann die Beschichtung ferner eine transparente Basislage beinhalten, die Siliciumdioxid umfasst, das direkt über dem Substrat abgesetzt wird (vorzugsweise mit weniger als 100 Å und vorzugsweise optimal mit etwa 50 Å–100 Å). In solchen Fällen wird der zinnoxidreiche innere Bereich vorzugsweise direkt über dem Siliciumdioxid abgesetzt. Tabelle 6 zeigt anhand der ersten sechs Beschichtungen einige bevorzugte Beispiele für Ausgestaltungen dieser Art. Andere bevorzugte Ausgestaltungen werden durch die letzten sechs Beschichtungen in Tabelle 6 exemplifiziert, wobei das Siliciumdioxid direkt über dem Substrat abgesetzt wird, und dieses Siliciumdioxid geht in Zinnoxid über, das im Wesentlichen in Zinkoxid, Zinkzinnoxid oder Zinkaluminiumoxid übergeht. Diese Ausgestaltungen bieten eine außergewöhnlich haltbare Grundierung für die Beschichtung. Tabelle 6

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkzinnoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkzinnoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkaluminiumoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinzinkoxid/Silber/Sperre/mittlere Schicht/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

Glas/Siliciumdioxid/Zinnoxid → Zinkzinnoxid/Silber/Sperre/äußere Schicht

In bestimmten bevorzugten Ausgestaltungen stellt die Erfindung eine konzentrationsmodulierte innere Schicht bereit, die in einer zusammenhängenden Folge nach außen gehend Folgendes umfasst: (i) einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; (ii) eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxidkonzentration; (iii) einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid ist; (iv) eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinkoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinnoxidkonzentration; (v) einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; (vi) eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Zinnoxidkonzentration und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Zinkoxidkonzentration; und (vii) einen vierten Hochkonzentrationsbereich, wobei der vierte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid ist. Eine innere Schicht dieser Art kann beispielsweise mit der Sputtervorrichtung von 5A produziert werden.
Mit Bezug auf den Infrarotlicht reflektierenden Film wird Silber verwendet. Es können zwar auch andere mit Infrarotlicht reagierende Metalle (z. B. Kupfer, Gold, Platin, Palladium, Nickel und Legierungen) verwendet werden können, aber Silber bietet das niedrigste Emissionsvermögen und beste Farbneutralität. In anderen Fällen umfasst der Infrarotlicht reflektierende Film ein anderes Material als Silber, ist aber gänzlich metallisch oder im Wesentlichen metallisch (enthält nicht mehr als ein Atomprozent an nichtmetallischem Material). Vorzugsweise wird jedoch reines Silber oder im Wesentlichen reines Silber (das nicht mehr als fünf Atomprozent eines anderen Materials enthält) verwendet. Dies ergibt das niedrigstmögliche Emissionsvermögen. Jeder Infrarotlicht reflektierende Film kann z. B. durch Sputtern eines Silbertargets in einer Inertatmosphäre abgesetzt werden. Jeder Infrarotlicht reflektierende Film kann diskrete innere und äußere Grenzflächen jeweils mit dem darunter liegenden und dem darüber liegenden Film haben. In einer Doppeltyp-Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen kann ein erster Silberfilm beispielsweise eine diskrete innere Grenzfläche mit einer darunter liegenden inneren Schicht 30 und eine diskrete äußere Grenzfläche mit einem darüber liegenden Film (der eine Sperrlage 80 oder die mittlere Schicht 90 sein kann) haben, und ein zweiter Silberfilm kann eine diskrete innere Grenzfläche mit einer darunter liegenden mittleren Schicht 90 und eine diskrete äußere Grenzfläche mit einem darüber liegenden Film (der eine Sperrlage 180 oder die äußere Schicht 70 sein kann) haben. Diese Ausgestaltungen werden unter anderem deshalb bevorzugt, weil sie der Beschichtung 40 ein außergewöhnlich niedriges Emissionsvermögen verleihen.
Die physikalische Gesamtdicke der inneren Schicht beträgt vorzugsweise weniger als 200 Ångström. Jeder Infrarotlicht reflektierende (z. B. Silber-)Film hat vorzugsweise eine physikalische Dicke zwischen etwa 40 Ångström und etwa 190 Ångström. In Ausgestaltungen, bei denen die Beschichtung zwei Infrarotlicht reflektierende Filme beinhaltet, hat die mittlere Schicht wünschenswerterweise eine physikalische Gesamtdicke zwischen etwa 180 Ångström und etwa 700 Ångström. Die physikalische Gesamtdicke der äußeren Schicht liegt, ob die Beschichtung eine oder mehrere Infrarotlicht reflektierende Lagen hat, vorzugsweise zwischen etwa 100 Ångström und etwa 300 Ångström. Es ist jedoch zu verstehen, dass die in diesem Absatz angegebenen Dickenbereiche lediglich bevorzugt sind, und es wird erwartet, dass die tatsächlichen Dicken in vielen Ausgestaltungen außerhalb dieser Bereiche liegen werden.
In bestimmten Ausgestaltungen beinhaltet die Beschichtung eine oder mehrere gradierte Filmregionen, die jeweils von einem ersten Zink- und Zinnoxid zu einem zweiten Zink- und Zinnoxid übergehen. Zum Beispiel kann eine solche gradierte Filmregion durch aufeinander folgendes Befördern eines Substrats an den folgenden Sputtertargets vorbei gebildet werden: ein erstes Target, das aus reinem oder im Wesentlichen reinem Zinn besteht, ein zweites Target, das aus einem Zinkzinnmaterial mit hohem Zinngehalt (z. B. etwa 40% Zinn oder mehr) gebildet ist, ein drittes Target, das aus einem Zinkzinnmaterial mit niedrigem Zinngehalt (z. B. etwa 20% Zinn oder weniger) gebildet ist, und ein viertes Target, das aus reinem oder im Wesentlichen reinem Zink gebildet ist. Eine gradierte Filmregion dieser Art kann in der inneren Schicht, der mittleren Schicht oder der äußeren Schicht verwendet werden.
Die Erfindung stellt auch wünschenswerte Verfahren zum Erzeugen von beschichteten Substraten bereit. Diese Verfahren beinhalten im Allgemeinen das Absetzen einer Beschichtung 40, die eine dielektrische innere Schicht 30, eine dielektrische mittlere Schicht 90 und eine dielektrische äußere Schicht 70 beinhaltet, von denen wenigstens eine eine gradierte Filmregion aufweist. Verschiedene geeignete Beschichtungen dieser Art wurden beschrieben und die vorliegenden Methoden erstrecken sich auf das Absetzen beliebiger der beschriebenen Beschichtungen.
Die vorliegenden Verfahren beinhalten vorzugsweise das Absetzen eines gradierten Films, ohne dass eine abrupte Änderung der Zinnzusammensetzung entsteht (so dass die Zusammensetzung des Films in jeder gradierten Filmregion keine plötzliche Diskontinuität aufweist). Die gradierte Filmregion wird vorzugsweise so abgesetzt, dass ein allmählicher Übergang von einem dielektrischen Material zum nächsten entsteht (in Abhängigkeit von Filmdicke/Abstand vom Substrat). Dies wird wünschenswerterweise mit einem Sputterprozess erzielt, der die Verwendung eines üblichen Targetmaterials für das letzte Target in einer gewünschten Sputterstation und für das erste (oder einzige) Target in der nachfolgenden Station beinhaltet, und durch Verwenden eines üblichen Targetmaterials für das erste Target in der gewünschten Station und für das letzte (oder einzige) Target in der vorherigen Station beinhaltet. In bestimmten Ausgestaltungen wird jede Sputterstation von jeder benachbarten Station durch wenigstens eine Kammerwand getrennt. Diese Wand definiert charakteristischerweise einen engen Kanal, durch den Substrate von einer Station zur nächsten befördert werden können (z. B. über Rollen oder andere Substratauflagen, die einen Transportweg für das Substrat definieren). Die vorliegenden Verfahren erlauben es Herstellern, die Eigenschaften der inneren, mittleren und/oder äußeren dielektrischen Schicht zu optimieren und gleichzeitig diskrete Grenzflächen zu vermeiden, wo sich sonst oft Spannungen aufstauen (d. h. konzentrieren).
In bestimmten Ausgestaltungen umfasst das Verfahren das Befördern eines Substrats durch wenigstens drei benachbarte Sputterstationen, die jeweils zum Absetzen von dielektrischem Film gestaltet sind (z. B. jeweils eine reaktive Sputteratmosphäre und/oder ein Keramik-Target enthalten). Der hierin verwendete Begriff „benachbarte Sputterstationen" bezieht sich auf Sputterstationen, durch die ein Substrat nacheinander befördert wird, ohne durch eine andere Station zu passieren. Wenigstens eine dieser drei Stationen ist mit zwei oder mehr Sputtertargets ausgestattet, von denen wenigstens zwei unterschiedliche sputterfähige Materialien tragen. Das erste Target in dieser Station (die „Übergangs"-Station) trägt dasselbe sputterfähige Material wie das letzte (oder einzige) Target in der vorherigen Station. Das letzte Target in der Übergangsstation trägt dasselbe sputterfähige Material wie das erste (oder einzige) Target in der nachfolgenden Station. Dies lässt sich möglicherweise am besten mit Bezug auf die 4–5B verstehen. (Es ist zu verstehen, dass die Targets in der Übergangsstation in einer gemeinsamen Sputteratmosphäre gesputtert werden.)
4 stellt eine besondere Sputtervorrichtung dar, die zum Absetzen einer konzentrationsmodulierten mittleren Schicht 90 verwendet werden kann. Diese Anordnung von Sputtertargets kann z. B. zum Erzeugen der mittleren Schicht der ersten Beschichtung in Tabelle 3 verwendet werden. Hier wird das Substrat durch zwei Sputterstationen befördert, die jeweils mit zwei Zinktargets ausgestattet sind. Diese beiden Stationen sind vorzugsweise mit einer oxidierenden Atmosphäre versehen, wie in allen Stationen bevorzugt wird. Der innerste Bereich der mittleren Schicht wird somit als eine erste homogene Filmregion abgesetzt, die im Wesentlichen aus Zinkoxid besteht. Als Nächstes wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zink und das zweite Target Zinn ist. Während sich das Substrat durch diese Station bewegt (über den Substratweg 99), wird das Substrat zunächst einer relativ großen Menge an Zinkoxidfluss ausgesetzt, dann einer allmählich abnehmenden Menge von Zinkoxidfluss und einer allmählich zunehmenden Menge an Zinnoxidfluss ausgesetzt und gegen Ende der Station einer relativ großen Menge von Zinnoxidfluss ausgesetzt. So wird eine erste gradierte Filmregion in dieser Station abgesetzt. Das Substrat wird dann durch eine Station geführt, die mit zwei Zinntargets ausgestattet ist. In diesen beiden Stationen wird eine zweite homogene Filmregion abgesetzt, die im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht. Als Nächstes wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zinn und das zweite Target Zink ist. Eine zweite gradierte Filmregion wird in dieser Station abgesetzt. Das Substrat wird dann durch zwei Sputterstationen geführt, die jeweils mit zwei Zinktargets ausgestattet sind. In diesen beiden Stationen wird eine dritte homogene Filmregion abgesetzt, die im Wesentlichen aus Zinkoxid besteht. Dann wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zink und das zweite Target Zinn ist. Hier wird eine dritte gradierte Filmregion abgesetzt. Das Substrat wird dann durch eine Station geführt, die mit zwei Zinntargets ausgestattet ist. In diesen beiden Stationen wird eine vierte homogene Filmregion abgesetzt, die im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht. Als Nächstes wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zinn und das zweite Target Zink ist. Hier wird eine vierte gradierte Filmregion abgesetzt. Schließlich wird das Substrat durch zwei Sputterstationen befördert, die jeweils mit zwei Zinktargets ausgestattet sind, so dass der äußerste Bereich der mittleren Schicht als eine fünfte homogene Filmregion abgesetzt wird, die im Wesentlichen aus Zinkoxid besteht.
So erfährt das Substrat keine abrupten Änderungen der Zusammensetzung des Flusses, dem es ausgesetzt wird, während es durch die Sputterlinie geführt wird. Man wird erkennen, dass 4 nur einen Teil der Sputterlinie oder des Beschichters zeigt, durch die/den das Substrat geführt wird. Die Linie oder der Beschichter beinhaltet noch andere Sputterstationen (in 4 nicht zu sehen), in denen die übrigen Teile der Beschichtung 40 abgesetzt werden. Sputterlinien und Beschichter sind gut bekannt und daher werden bestimmte konventionelle Details (z. B. die Rollen oder sonstige Substratauflagen, der Boden des Beschichters usw.) hier nicht illustriert.
5A stellt eine besondere Sputtervorrichtung dar, die zum Absetzen einer konzentrationsmodulierten inneren Schicht 30 verwendet werden kann. Diese Anordnung von Sputtertargets kann beispielsweise zum Erzeugen einer mittleren Schicht mit der folgenden Struktur verwendet werden: Zinnoxid → Zinkoxid → Zinnoxid → Zinkoxid. Hier wird das Substrat durch eine Sputterstation geführt, in der das erste Target Zinn und das zweite Target Zink ist. Als Nächstes wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zink und das zweite Target Zinn ist. Das Substrat wird dann durch eine Station geführt, in der das erste Target Zinn und das zweite Target Zink ist. Schließlich wird das Substrat durch eine Station geführt, in der das erste Target Zink und das zweite Target Zinn ist.
Es ist zu verstehen, dass die in den Tabellen der vorliegenden Offenbarung dargestellten Filmstapel nicht nur aus den illustrierten Filmen zu bestehen brauchen. Stattdessen können sich die Filme unter (d. h. z. B. zwischen, unterhalb und/oder oberhalb) den illustrierten Filmen befinden. Somit sind die Filme in den Tabellen in einer Folge, aber nicht unbedingt in einer zusammenhängenden Folge. In bevorzugten Ausgestaltungen sind die illustrierten Filme jedoch in einer zusammenhängenden Folge. Ferner zeigen die Tabellen Infrarotlicht reflektierende Silberlagen 50, 150, obwohl zu verstehen ist, dass auch andere reflektierende Materialien verwendet werden können. Ferner ist in den tabulierten Beschichtungen angegeben, dass sie Sperrlagen enthalten, obwohl die Sperrlagen nicht unbedingt erforderlich sind. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird die Sperrlage 80 ggf. nicht als ein Bestandteil der mittleren Schicht 90 angesehen, noch wird die Sperrlage 180 ggf. als Teil der äußeren Schicht 70 angesehen. Vorzugsweise ist, wenn die Sperrlagen vorgesehen sind, jede Sperrlage keine homogene dielektrische Lage, sondern stattdessen ein metallischer innerer Bereich und ein dielektrischer äußerer Bereich. Wenn nichts Gegenteiliges angegeben ist, sind die hier angegebenen Dicken physikalische Dicken anstatt optische Dicken. Die hierin verwendeten Begriffe „im Wesentlichen kontinuierlich abnehmende Konzentration", „im Wesentlichen kontinuierlich zunehmende Konzentration" und dergleichen beziehen sich auf einen Übergang mit zunehmendem Abstand vom Substrat von einem dielektrischen Material auf ein anderes, wobei der Übergang über die Dicke der gradierten Filmregion und nicht an einer diskreten Grenzfläche erfolgt, wo ein Material abrupt auf ein anderes wechselt. Jeder solcher Übergang ist vorzugsweise, aber nicht unbedingt, ein allmählicher Übergang. In den offenbarten Ausgestaltungen unter Beteiligung eines Zinkzinnoxidfilms können die Zinnatome beispielsweise weniger als etwa 5–10 Atomprozent relativ zu allen Metallatomen in dem Film ausmachen. Mit Bezug auf das Aluminium in dem offenbarten Zinkaluminiumfilm, können die Aluminiumatome beispielsweise weniger als etwa 2 Atomprozent relativ zu allen Metallatomen im Film ausmachen.
Es wurden zwar bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber es ist zu verstehen, dass zahlreiche Änderungen, Adaptionen und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Wesen der Erfindung und dem Umfang der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.
QUELLENANGABEN IN DER BESCHREIBUNG
Die von der Anmelderin angeführten Quellen werden lediglich zur Information gegeben. Sie stellen keinen Bestandteil des europäischen Patentdokuments dar. Obschon größte Sorgfalt bei der Zusammenstellung der Quellenangaben angewendet wurde, können Fehler oder Auslassungen nicht ausgeschlossen werden. Das EPA übernimmt diesbezüglich keine Haftung.
In der Beschreibung werden die folgenden Patentdokumente genannt:

– US 4859532 A [0003]
– US 20020102352 A [0003]

Transl. Notes:

Page 12, line 23: I haue assumed that „arid best color neutrality" should read „and best color neutrality".

Claims

Substrat, das eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen trägt, das in Folge nach außen Folgendes umfasst: a) eine dielektrische innere Schicht; b) eine erste Infrarotlicht reflektierende Schicht, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; c) eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht mit einer ersten gradierten Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines ersten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines zweiten dielektrischen Materials, wobei das erste und das zweite dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht einen Brechungsindex hat, der im Wesentlichen gleichförmig über die gesamte Dicke der mittleren Schicht ist, wobei der Brechungsindex etwa 2,0 beträgt; d) eine zweite Infrarotlicht reflektierende Schicht, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; und e) eine dielektrische äußere Schicht, wobei jede Infrarotlicht reflektierende Schicht im Wesentlichen reines Pulver mit einer diskreten inneren und äußeren Grenzfläche mit darunter liegenden und darüber liegenden Filmen ist.
Substrat nach Anspruch 1, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht keine diskrete Grenzfläche zwischen homogenen dielektrischen Schichten aufweist.
Substrat nach Anspruch 1, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht keine homogene Filmregion mit einer Dicke von 200 Ångström oder mehr aufweist.
Substrat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material Zinnoxid ist und das zweite dielektrische Material Zinkoxid ist und wobei die erste gradierte Filmregion von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen äußeren Bereich verläuft.
Substrat nach Anspruch 4, wobei sich der zinnoxidreiche innere Bereich direkt über einer ersten Blockierschicht befindet, wobei die erste Blockierschicht direkt über der ersten Infrarotlicht reflektierenden Schicht liegt.
Substrat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht in einer kontinuierlichen Folge nach außen Folgendes beinhaltet: i) einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an dem ersten dielektrischen Material ist; ii) die erste gradierte Filmregion; iii) einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an dem zweiten dielektrischen Material ist; iv) eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des zweiten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials, wobei das zweite und das dritte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; und v) einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an dem dritten dielektrischen Material ist.
Substrat nach Anspruch 6, wobei das dritte dielektrische Material Zinkoxid ist, so dass der dritte Hochkonzentrationsbereich ein zinkoxidreicher Bereich ist.
Substrat nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das erste und das dritte dielektrische Material beide dasselbe Material sind, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide reich an demselben Material sind.
Substrat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das zweite dielektrische Material ein Oxid ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zink-Zinn-Oxid und Titanoxid.
Substrat nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich eine erste homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem ersten dielektrischen Material besteht, der zweite Hochkonzentrationsbereich eine zweite homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem zweiten dielektrischen Material besteht, und der dritte Hochkonzentrationsbereich eine dritte homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem dritten dielektrischen Material besteht.
Substrat nach Anspruch 10, wobei jede homogene Filmregion eine Dicke von weniger als 200 Ågström hat.
Substrat nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die dielektrische innere Schicht eine konzentrationsmodulierte innere Schicht ist, die eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines vierten dielektrischen Materials aufweist, und wobei das dritte und das vierte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind.
Substrat nach Anspruch 12, wobei die dielektrische äußere Schicht eine konzentrationsmodulierte äußere Schicht ist, die eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines fünften dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines sechsten dielektrischen Materials aufweist, wobei das fünfte und das sechste dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind.
Substrat nach Anspruch 13, wobei die konzentrationsmodulierte innere, mittlere und äußere Schicht keine diskreten Grenzflächen zwischen homogenen dielektrischen Lagen aufweisen.
Substrat, das eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen trägt, die in Folge nach außen Folgendes umfasst: a) eine konzentrationsmodulierte innere Schicht, die eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinnoxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid oder Zink-Aluminium-Oxid beinhaltet, wobei die erste gradierte Filmregion von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen oder Zink-Zinn-Oxid reichen oder Zink-Aluminium-Oxid reichen äußeren Bereich verläuft, wobei die konzentrationsmodulierte innere Schicht einen Brechungsindex von etwa 2,0 hat; b) eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; c) eine dielektrische mittlere Schicht; d) eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, die Sonnenstrahlung stark reflektiert; und e) eine dielektrische äußere Schicht, wobei jede Infrarotlicht reflektierende Lage im Wesentlichen reines Silber mit einer diskreten inneren und äußeren Grenzfläche mit darunter liegenden und darüber liegenden Filmen ist.
Substrat nach Anspruch 15, wobei der zinnoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht.
Substrat nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei der zinnoxidreiche innere Teil der ersten gradierten Filmregion direkt über dem Substrat abgesetzt wird.
Substrat nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen ferner eine transparente Basislage beinhaltet, die direkt über dem Substrat abgesetztes Siliciumdioxid umfasst, wobei der zinnoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion direkt über der transparenten Basislage abgesetzt wird.
Substrat nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die erste Infrarotlicht reflektierende Lage direkt über dem äußeren Bereich der ersten gradierten Filmregion abgesetzt wird.
Substrat nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die konzentrationsmodulierte innere Schicht in einer aneinander grenzenden Folge nach außen Folgendes beinhaltet: i) einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; ii) die erste gradierte Filmregion; iii) einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid ist; iv) eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinnoxid; v) einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; vi) eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinnoxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid; und vii) einen vierten Hochkonzentrationsbereich, wobei der vierte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid ist.
Verfahren zum Erzeugen von beschichteten Substraten, wobei das Verfahren das Absetzen einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen auf ein Substrat beinhaltet, wobei die Beschichtung in Folge nach außen Folgendes umfasst: a) eine dielektrische innere Schicht; b) eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; c) eine konzentrationsmodulierte mittlere Schicht, die eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines ersten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines zweiten dielektrischen Materials aufweist, wobei das erste und das zweite dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht einen Brechungsindex hat, der im Wesentlichen gleichförmig über die gesamte Dicke der mittleren Schicht ist, wobei der Brechungsindex etwa 2,0 beträgt; d) eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; und e) eine dielektrische äußere Schicht, wobei jede Infrarotlicht reflektierende Lage im Wesentlichen reines Silber mit einer diskrekten inneren und äußeren Grenzfläche mit darunter liegenden und darüber liegenden Filmen ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als ein Film abgesetzt wird, wobei es keine diskrete Grenzfläche zwischen homogenen dielektrischen Lagen gibt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als ein Film abgesetzt wird, wobei es keine homogene Filmregion mit einer Dicke von 200 Ångström oder mehr gibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das erste dielektrische Material Zinnoxid ist und das zweite dielektrische Material Zinkoxid ist und wobei die erste gradierte Filmregion so abgesetzt wird, dass sie von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen äußeren Bereich verläuft.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der zinnoxidreiche innere Bereich direkt über einer ersten Blockierlage abgesetzt wird, wobei die erste Blockierlage direkt über der ersten Infrarotlicht reflektierenden Lage abgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die konzentrationsmodulierte mittlere Schicht als Film abgesetzt wird, der in einer aneinander grenzenden Folge nach außen Folgendes umfasst: i) einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an dem dielektrischen Material ist; ii) die erste gradierte Filmregion; iii) einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an dem zweiten dielektrischen Material ist; iv) eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration des zweiten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials, wobei das zweite und das dritte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind; und v) einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an dem dritten dielektrischen Material ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das dritte dielektrische Material Zinkoxid ist, so dass der dritte Hochkonzentrationsbereich als zinkoxidreicher Bereich abgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei das erste und das dritte dielektrische Material beide dasselbe Material sind, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide als ein Film abgesetzt werden, der reich an demselben Material ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das erste und das dritte dielektrische Material beide Zinkoxid sind, so dass der erste und der dritte Hochkonzentrationsbereich beide als zinkoxidreiche Bereiche abgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das zweite dielektrische Material als ein Oxid abgesetzt wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxid, Zink-Zinn-Oxid und Titanoxid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine erste homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem ersten dielektrischen Material besteht, der zweite Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine zweite homogene Filmregion umfasst, die im Wesentlichen aus dem zweiten dielektrischen Material besteht, und der dritte Hochkonzentrationsbereich als ein Film abgesetzt wird, der eine dritte homogene Filmregion aufweist, die im Wesentlichen aus dem dritten dielektrischen Material besteht.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei jede homogene Filmregion mit einer Dicke von weniger als 200 Ångström abgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, wobei die dielektrische innere Schicht als eine konzentrationsmodulierte innere Schicht abgesetzt wird, die eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines dritten dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines vierten dielektrischen Materials umfasst, wobei das dritte und das vierte dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die dielektrische äußere Schicht als eine konzentrationsmodulierte äußere Schicht abgesetzt wird, die eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration eines fünften dielektrischen Materials und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration eines sechsten dielektrischen Materials umfasst, wobei das fünfte und das sechste dielektrische Material unterschiedliche Materialien sind.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei die konzentrationsmodulierte innere, mittlere und äußere Schicht jeweils als ein Film abgesetzt werden, der keine diskrete Grenzfläche zwischen homogenen dielektrischen Lagen aufweist.
Verfahren zum Erzeugen von beschichteten Substraten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Absetzen einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen auf ein Substrat, wobei die Beschichtung in Folge nach außen Folgendes umfasst: a) eine konzentrationsmodulierte innere Schicht, die eine erste gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinnoxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid oder Zink-Aluminium-Oxid aufweist, wobei die erste gradierte Filmregion von einem zinnoxidreichen inneren Bereich zu einem zinkoxidreichen oder Zink-Zinn-Oxid reichen oder Zink-Aluminium-Oxid reichen äußeren Bereich verläuft, wobei die konzentrationsmodulierte innere Schicht einen Brechungsindex von etwa 2,0 hat; b) eine erste Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; c) eine dielektrische mittlere Schicht; d) eine zweite Infrarotlicht reflektierende Lage, die Material umfasst, das Sonnenstrahlung stark reflektiert; und e) eine dielektrische äußere Schicht, wobei jede Infrarotlicht reflektierende Lage im Wesentlichen reines Silber mit einer diskreten inneren und äußeren Grenzfläche mit darunter liegenden und darüber liegenden Filmen ist.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der zinkoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion als ein Film abgesetzt wird, der im Wesentlichen aus Zinnoxid besteht.
Verfahren nach Anspruch 36 oder Anspruch 37, wobei der zinnoxidreiche innere Teil der ersten gradierten Filmregion direkt über dem Substrat abgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, wobei die Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen ferner eine transparente Basislage beinhaltet, die direkt über dem Substrat abgesetztes Siliciumdioxid umfasst, wobei der zinnoxidreiche innere Bereich der ersten gradierten Filmregion direkt über der transparenten Basislage abgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, wobei die erste Infrarotlicht reflektierende Lage direkt über dem äußeren Bereich der ersten gradierten Filmregion abgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, wobei die konzentrationsmodulierte innere Schicht als ein Film abgesetzt wird, der in einer aneinander grenzenden Folge nach außen Folgendes umfasst: i) einen ersten Hochkonzentrationsbereich, wobei der erste Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; ii) die erste gradierte Filmregion; iii) einen zweiten Hochkonzentrationsbereich, wobei der zweite Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid ist; iv) eine zweite gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinnoxid; v) einen dritten Hochkonzentrationsbereich, wobei der dritte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinnoxid ist; vi) eine dritte gradierte Filmregion mit einer im Wesentlichen kontinuierlich abnehmenden Konzentration von Zinnoxid und einer im Wesentlichen kontinuierlich zunehmenden Konzentration von Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid; und vii) einen weiteren Hochkonzentrationsbereich, wobei der vierte Hochkonzentrationsbereich reich an Zinkoxid oder Zink-Zinn-Oxid ist.