JP7369696B2 - 日射調整コーティング及び日射調整コーティングを形成する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、日射調整コーティング及びそのようなコーティングを形成する方法に関する。
建築用途、自動車用途、消費者用途などを含む様々な用途において使用される基板は、典型的には、機能的及び／又は美観的コーティングによってコーティングされる。例えば、日射調整コーティングは、光を反射及び／又は吸収するために、透明建築基板及び自動車基板に一般的に被着される。例えば、日射調整コーティングは、典型的には、車両又は建造物に入る太陽エネルギーの量を低減するために、特定範囲の電磁放射線を遮蔽又はフィルタリングするために使用される。この太陽エネルギー透過率の低減は、車両又は建造物の冷却ユニットに対するエネルギー負荷を低減する。
日射調整コーティングは、化学気相成長（「ＣＶＤ」）、噴霧熱分解、及びマグネトロンスパッタ真空蒸着（「ＭＳＶＤ」）を含む様々な技法を使用して、ガラス基板のような様々な基板に被着させることができる。ＭＳＶＤ工程は、より広範な種類の基板上に、より幅広い選択肢のコーティング材料が、より薄い厚さで堆積されることを可能にするため、１つ又は複数のコーティング層を含む複雑なコーティングに特に適している。しかしながら、ＭＳＶＤは１つ又は複数のコーティング層を含む複雑なコーティングを堆積するために所望される技法であるが、一部の材料は、ＭＳＶＤを使用しては適切に堆積されない。特に、加熱後に８０％酸素－２０％アルゴン環境においてＭＳＶＤによって堆積されるとき、アンチモンドープ酸化スズは、可視光を吸収しない薄膜を形成する。
それゆえ、特定範囲の電磁放射線を遮蔽又はフィルタリングする新規の日射調整コーティングを提供することが望ましい。日射調整特性を改善することを可能にする特定の材料から形成される日射調整コーティングを被着させる方法を提供することも望ましい。
本発明は、基板を含むコーティング物品及び基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングに関する。コーティングは、元素周期表の３～１５族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む少なくとも１つの金属質層を含む。例えば、金属質層は、元素周期表の４～１４族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含むことができる。いくつかの実例において、銀化合物は、スズ、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、金、亜鉛、又はそれらの組み合わせによってドープされる。ドープ銀化合物は、ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて、少なくとも５０％の銀をさらに含むことができる。
本発明のコーティングは、少なくとも２つの別個の誘電体層を、金属質層が２つの別個の誘電体層の間に位置決めされるように、さらに備えることができる。いくつかの実例において、金属質層の上に被着される少なくとも１つのプライマー層。プライマー層は、チタン、ニッケル及びクロムを含む合金、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ニッケル・クロム、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はそれらの組み合わせを含む材料から形成することができる。
金属質層はまた、連続金属質層又は不連続層を含んでもよい。コーティングはまた、少なくとも１つの追加の金属質層を備えることもできる。追加の金属質層は、金、銅、銀、アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む材料から形成することができる。その上、いくつかの実例において、基板は、絶縁カラスユニットのようなガラスである。
本発明のコーティングはまた、基板の少なくとも一部分の上に形成される第１の誘電体層と、第１の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第１の金属質層と、第１の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第２の誘電体層と、第２の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第２の金属質層と、第２の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第３の誘電体層とを含むこともできる。さらに、金属質層のうちの少なくとも１つは、元素周期表の３～５族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む材料から形成される。また、金属質層のうちの少なくとも１つは、連続金属質層又は不連続金属質層であってもよい。いくつかの実例において、第３の金属質層が、第３の誘電体層の上に形成され、第４の誘電体層が、第３の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される。加えて、少なくとも１つのプライマー層が、金属質層のうちの少なくとも１つの上に形成されてもよい。
本発明はまた、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを含むコーティング物品であって、コーティングが、１つ又は複数の金属質層と、１つ又は複数の誘電体層とを備える、コーティング物品も含む。さらに、誘電体層のうちの少なくとも１つは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを備える。
第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、コーティングを通過する電磁放射線の少なくとも一部分を吸収する材料を含むことができる。例えば、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、チタン、ケイ素、二酸化ケイ素、ニッケル・クロム合金、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実例において、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、ニッケル・クロム合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はそれらの組み合わせを含む。その上、金属質層のうちの少なくとも１つは、不連続金属質層及び／又は連続金属質層であってもよい。金属層はまた、亜酸化物又は亜窒化物であってもよい。例えば、金属層は、亜窒化ケイ素、亜窒化ニッケル、又は、亜窒化ケイ素・ニッケルであってもよい。
コーティング物品はまた、オーバーコートも含んでもよい。オーバーコートは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを含むことができる。
本発明は、コーティング物品であって、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、コーティングは、基板の少なくとも一部分の上に形成される第１の誘電体層と、第１の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第１の金属質層と、第１の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第２の誘電体層と、第２の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第２の金属質層と、第２の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第３の誘電体層と、第３の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成されるオーバーコートとを備える、コーティング物品をさらに含むことができる。さらに、誘電体層及び／又はオーバーコートのうちの少なくとも１つは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを備える。
コーティングは、第３の誘電体層の上に形成される第３の金属質層と、第３の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第４の誘電体層とをさらに含むことができる。そのような実例において、オーバーコートは、第４の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される。
本発明はまた、基板の上にアンチモンドープ酸化スズコーティング層を形成する工程も対象とする。工程は、（ａ）ＭＳＶＤコータを使用して、酸素及び希ガスを含む気体雰囲気中でアンチモンドープ酸化スズを基板に被着させることであって、気体雰囲気は少なくとも１５％の酸素を含む、被着させることと、（ｂ）コーティング基板を、基板の軟化点を上回るように加熱することとを含む。いくつかの実例において、気体雰囲気は、１５％～２５％の酸素を含む。別の実例において、気体雰囲気は、２５％を超える酸素を含む。さらに、本方法において使用される希ガスは、アルゴンとすることができる。
その上、アンチモンドープ酸化スズは、アンチモンドープ酸化スズの総重量に基づいて、２０～８０重量％の酸化スズを含むことができる。アンチモン対酸化スズの比はまた、４０：６０～６０：４０のアンチモン対酸化スズの重量比範囲内で選択することもできる。
本工程はまた、様々な条件下で行われる。例えば、アンチモンドープ酸化スズは室温において、０．１３３３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）～０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）の範囲内の圧力において被着させることができる。また、ＭＳＶＤデバイスの電圧を、上記の酸素割合を提供するように制御することもできる。例えば、電圧は、気体雰囲気が遷移モードに維持されるように選択することができる。
いくつかの実例において、基板はガラスであり、コーティング基板は、少なくとも４２６．７℃（８００°Ｆ）の温度まで加熱される。さらに、アンチモンドープ酸化スズコーティング層は、少なくとも３％の可視光を吸収することができる。アンチモンドープ酸化スズコーティング層はまた、中立光及び／又は青色光を透過することもできる。
本明細書において使用される場合、「左」、「右」、「内側」、「外側」、「上」、「下」などのような空間又は方向の用語は、図面に示されているように、本発明に関連する。しかしながら、本発明は、様々な代替的な向きを想定することができ、したがって、そのような用語は、限定として考えられるべきではないことは理解されたい。さらに、本明細書において使用される場合、本明細書及び特許請求の範囲において使用されている、寸法、物理特性、処理パラメータ、成分の量、反応条件などを表すすべての数は、すべての事例において用語「約」によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、逆のことが指示されていない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において記載されている数値は、本発明によって取得されようとする所望の特性に応じて変化し得る。少なくとも、また均等論の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値は少なくとも、報告されている有効数値の数に照らして、且つ、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。その上、本明細書において開示されているすべての範囲は、開始範囲値及び終端範囲値、並びに、その中に属するすべての部分範囲を包含するものとして理解されるべきである。例えば、「１～１０」と記述されている範囲は、１の最小値と１０の最大値との間のあらゆる部分範囲（その値を含む）、すなわち、例えば、１～３．３、４．７～７．５、５．５～１０など、１以上の最大値によって開始し、１０以下の最大値によって終端するすべての部分範囲を含むと考えられるべきである。さらに、本明細書において使用される場合、「～の上に形成される」、「～の上に堆積される」、又は「～の上に設けられる」という用語は、表面上に形成され、堆積され、又は設けられるが、必ずしも表面と接触するとは限らないことを意味する。例えば、基板「の上に形成される」コーティング層は、形成されるコーティング層と基板との間に位置する、同じ又は異なる組成の１つ又は複数の他のコーティング層又はフィルムが存在することを除外するものではない。
加えて、本明細書において参照される、限定ではないが、交付済み特許及び特許出願などのすべての文献は、その全体が「参照により組み込まれる」と考えられるべきである。本明細書において使用される場合、「フィルム」という用語は、所望の又は選択されるコーティング組成のコーティング領域を指す。「層」は、１つ又は複数の「フィルム」を含むことができ、「コーティング」又は「コーティング・スタック」は、１つ又は複数の「層」を含むことができる。「臨界厚さ」という用語は、これを上回ると、コーティング材料が、連続的な中断のない層を形成し、これを下回ると、コーティング材料が、連続層ではなく、コーティング材料の不連続な領域又は島を形成する厚さを意味する。「未臨界厚さ」という用語は、特定の材料がコーティング材料の分離された接続されていない領域を形成するような、臨界厚さを下回る厚さを意味する。「島状」という用語は、コーティング材料が連続層ではなく、材料が分離した領域又は島を形成するように配置されることを意味する。
「窒化ケイ素」という用語は、ケイ素原子及び窒素原子を有する化合物を意味し、含む。窒化ケイ素は、Ｓｉ３Ｎ４、又はＳｉｙＮｚ、ここで２．９≦ｖ≦３．１且つ３．９≦ｚ≦４．１、など、化学量論量のケイ素及び窒素を含み得、アルミニウムをさらに含み得る（すなわち、ＳｉｘＡｌｙＮｚ）。窒化ケイ素はまた、ＳｉｙＮｚ、ここで０．５≦ｖ≦３．１且つ０．５≦ｚ≦４．１、など、非化学量論量のケイ素及び窒素を含み得る。
「金属」及び「金属酸化物」という用語は、ケイ素は従来金属と考えられていない場合があるが、それぞれケイ素及びシリカ、並びに、従来認識されている金属及び金属酸化物を含む。
以下の詳細な説明の目的で、本発明は、逆のことが明示的に指定される場合を除き、様々な代替的な変形及びステップ・シーケンスを想定することができる。その上、任意の動作実例にあるか、又は、他の様態で指示されている場合以外に、例えば、本明細書及び特許請求の範囲において使用されている成分の量を表すすべての数は、すべての事例において用語「約」によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、逆のことが指示されていない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲において記載されている数値パラメータは、本発明によって取得されることになる所望の特性に応じて変化し得る近似である。少なくとも、また均等論の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告されている有効数値の数に照らして、且つ、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を記載している数値範囲及びパラメータは近似であるにもかかわらず、特定の実例において記載されている数値は可能な限り正確に報告されている。しかしながら、任意の数値は本質的に、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。
また、本明細書において記載されている任意の数値範囲は、その中に属するすべての部分範囲を含むように意図されていることは理解されたい。例えば、「１～１０」の範囲は、記載されている１の最小値と記載されている１０の最大値との間の（それらを含む）、すなわち、１以上の最小値及び１０以下の最大値を有する、すべての部分範囲を含むように意図されている。
本出願において、別途具体的に記述されていない限り、単数形の使用は複数形を含み、複数形は単数形を包含する。加えて、本出願において、「又は」の使用は、別途具体的に記述されていない限り、「及び／又は」が特定の事例において明示的に使用されている場合があったとしても、「及び／又は」を意味する。さらに、本出願において、「１つの」（“ａ”又は“ａｎ”）の使用は、別途具体的に記述されていない限り、「少なくとも１つ」を意味する。
さらに、本明細書において使用される場合、「～の上に形成される」、「～の上に堆積される」、又は「～の上に設けられる」という用語は、表面上に形成され、堆積され、又は設けられるが、必ずしも表面と接触するとは限らないことを意味する。例えば、基板「の上に形成される」コーティング層は、形成されるコーティング層と基板との間に位置する、同じ又は異なる組成の１つ又は複数の他のコーティング層又はフィルムが存在することを除外するものではない。
その上、「ポリマー」又は「高分子」という用語は、例えば、２種類以上のモノマー又はポリマーから形成されるポリマーなど、オリゴマー、ホモポリマー、コポリマー、及びターポリマーを含む。「可視領域」又は「可視光」という用語は、３８０ｎｍ～８００ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射線を指す。「赤外領域」又は「赤外放射線」という用語は８００ｎｍを超え、１００，０００ｎｍまでの範囲内の波長を有する電磁放射線を指す。「紫外領域」又は「紫外放射線」という用語は、３００ｎｍから３８０ｎｍ未満の範囲内の波長を有する電磁放射エネルギーを意味する。
本明細書において使用される場合、「フィルム」という用語は、所望の又は選択されるコーティング組成のコーティング領域を指す。「層」は、１つ又は複数の「フィルム」を含むことができ、「コーティング」又は「コーティング・スタック」は、１つ又は複数の「層」を含むことができる。「臨界厚さ」という用語は、これを上回ると、コーティング材料が、連続的な中断のない層を形成し、これを下回ると、コーティング材料が、連続層ではなく、コーティング材料の不連続な領域又は島を形成する厚さを意味する。「未臨界厚さ」という用語は、特定の材料がコーティング材料の分離された接続されていない領域を形成するような、臨界厚さを下回る厚さを意味する。「島状」という用語は、コーティング材料が連続層ではなく、材料が分離した領域又は島を形成するように配置されることを意味する。
示されているように、本発明は、基板に被着される日射調整コーティングに関する。本明細書において使用される場合、「日射調整コーティング」という用語は、限定ではないが、例えばコーティング物品から反射される、コーティング物品によって吸収される、又はコーティング物品を通過する可視放射線、赤外放射線、又は紫外放射線などの太陽放射線の量、遮蔽係数、放射率などのような、コーティング物品の日射特性に影響を与える１つ又は複数の層又はフィルムから構成されるコーティングを指す。日射調整コーティングは、限定ではないが、ＩＲ、ＵＶ、及び／又は可視スペクトルなど、太陽光スペクトルの選択される部分を遮蔽、吸収、又はフィルタリングすることができる。
日射調整コーティングは、典型的には、断熱ガラス・ユニット（ＩＧＵ）などのガラス・システムに組み込むことができる、フロート・ガラス又はポリマー材料などの、ある程度の可視光透過性を呈する基板に被着される。本発明の日射調整コーティングは、様々なタイプの基板とともに実施することができることが諒解される。例えば、本発明の日射調整コーティングは、積層若しくは非積層住居用窓及び／若しくは商用窓、断熱ガラス・ユニット、並びに／又は、陸上、空中、宇宙、水上、及び水中の車両の透過性部材に被着させることができる。適切な基板の他の非限定実例は、限定ではないが、鋼、亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、及びアルミニウムを含む金属基板、セラミック基板、タイル基板、プラスチック基板（ポリアクレートなどのアクリル・ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレートなどのようなポリアルキルメタクリレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのようなポリアルキルテレフタレート、ポリシロキサン含有ポリマー、若しくは、これらを調製するための任意のモノマーのコポリマー、又は、それらの任意の混合物）、又は、上記材料のいずれかの混合物若しくは組み合わせを含む。
前述のように、基板は、透明基板を含むことができる。典型的な透明基板は、透過性部材を通じて材料を見ることができるような、十分な可視光透過性を有することができるが、透過性部材は、可視光に対して透過性である必要はなく、半透明又は不透明であってもよいことが諒解される。加えて、基板の透過性部材は、任意の所望の可視光、赤外放射線、又は紫外放射線透過性及び／又は反射性を呈することができる。例えば、基板は、例えば、０％よりも大きく１００％までなど、任意の所望の量の可視光透過性を有することができる。
いくつかの実例において、基板は、従来の断熱ガラス・ユニットである。そのような基板の実例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１１／０２３６７１５号に記載されている。例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２３６７１５号に記載されているように、基板は、第１の主面及び対向する第２の主面を有する第１のプライを含む従来の断熱ガラス・ユニットである。基板はまた、第１のプライから離間されている、外側（第１の）主面及び内側（第２の）主面を有する第２のプライも含むことができる。第１のプライ及び第２のプライは、従来のスペーサ・フレームに接着されることなどによって、任意の適切な様式でともに接続することができる。２つのプライの間には間隙又はチャンバが形成される。チャンバには、空気、又は、アルゴン・ガス若しくはクリプトン・ガスなどの非反応性ガスなどの選択される雰囲気を充填することができる。断熱ガラス・ユニットの非限定実例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第４，１９３，２３６号、米国特許第４，４６４，８７４号、米国特許第５，０８８，２５８号、及び米国特許第５，１０６，６６３号にも記載されている。
断熱ガラス・ユニットが使用されるとき、プライは、同じ又は異なる材料のものであってもよい。例えば、プライのうちの１つ又は複数は、可視光に対して透明又は半透明であってもよい。本明細書において使用される場合、「半透明」という用語は、電磁エネルギー（例えば、可視光）が通過することは可能にするが、対向する側にある物体が観察者には明瞭に見えないようにエネルギーを拡散させる基板を指す。例えば、プライのうちの１つ又は複数は、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラス、又は鉛枠ガラスを含んでもよい。ガラスは、無着色ガラス又は無色ガラスのような、透明ガラスであってもよい。代替的に、ガラスは着色ガラス又は他の様態の色ガラスであってもよい。ガラスは、焼きなまし又は熱処理ガラスであってもよい。本明細書において使用される場合、「熱処理された」という用語は、焼き戻し又は少なくとも部分的に焼き戻しされることを意味する。ガラスは、従来のフロート・ガラスなどの任意のタイプのものであってもよく、例えば、任意の値の可視光透過性、紫外線透過性、赤外線透過性、及び／又は、全太陽エネルギー透過性など、任意の光学特性を有する任意の組成であってもよい。さらに、本明細書において使用される場合、「フロート・ガラス」という用語は、溶融ガラスが溶融金属浴へと堆積され、制御可能に冷却されて、フロート・ガラス・リボンを形成する、従来のフロート法によって形成されるガラスを指す。フロート・ガラス法の実例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第４，４６６，５６２号及び米国特許第４，６７１，１５５号に記載されている。
示されているように、日射調整コーティングは、基板の少なくとも一部分の上に堆積される。例えば、日射調整コーティングは、断熱ガラス・ユニットのガラス・プライのうちの１つの少なくとも１つの主面の少なくとも一部分の上に堆積することができる。本発明によれば、日射調整コーティングは、元素周期表の３～１５族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））、又は、元素周期表の４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む少なくとも１つの金属質層を含む。したがって、本発明は、元素周期表の３～１５族又は４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む少なくとも１つの金属質層を含む日射調整コーティングによって少なくとも部分的にコーティングされている、透明基板などの基板を含む。例えば、したがって、本発明は、スズ、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、金、及び亜鉛から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む少なくとも１つの金属質層を含む日射調整コーティングによって少なくとも部分的にコーティングされている、透明基板などの基板を含む。
本明細書において使用される場合、コーティング層に関連する「ドープ銀化合物」は、銀化合物及びコーティング層に添加される少なくとも１つの他の材料によって形成されるコーティング層を参照する。それゆえ、３～１５族又は４～１４族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている銀化合物を含む金属質層は、銀化合物、及び、３～１５族又は４～１４族から選択される少なくとも１つの金属から形成されるコーティング層を指す。
さらに、銀ベースの金属質層は、銀ベースの金属質コーティング層の全固形物重量に基づいて、少なくとも５０重量％の銀、又は最小６０重量％の銀、又は少なくとも７０重量％の銀、又は少なくとも８０重量％の銀、又は少なくとも９０重量％の銀、又は少なくとも９５重量％の銀、又は少なくとも９８重量％の銀、又は少なくとも９９重量％の銀を含むことができる。したがって、銀ベースの金属質層は、銀ベースの金属質コーティング層の全固形物重量に基づいて、３～１５族若しくは４～１４族から選択される５０重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される４０重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される３０重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される２０重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される１０重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される５重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される２重量％以下の１つ若しくは複数の金属、又は、３～１５族若しくは４～１４族から選択される１重量％以下の１つ若しくは複数の金属を含むことができる。
ドープ銀ベースの金属質層はまた、追加の材料を含むこともできる。例えば、ドープ銀ベースの金属質層はまた、銀金属によってドープされていないが、銀金属を最初に被着させている間に銀を添加される追加の金属元素を含むこともできる。ドープ銀ベースの金属質層はまた、３～１５族からのものではない追加の金属元素を含むこともできる。代替的に、ドープ銀ベースの金属質層は、３～１５族から選択される１つ又は複数の金属によってドープされている銀のみを含む。したがって、いくつかの実例において、ドープ銀ベースの金属質層は、銀以外の材料及び３～１５族からの１つ又は複数のドープ金属を含まない。
前述のドープ銀ベースの金属質層は、連続層又は不連続層を形成するように堆積することができる。本明細書において使用される場合、「連続層」は、材料の連続的なフィルムを形成し、分離されたコーティング領域を有しないコーティング層を指す。対照的に、「不連続層」は、材料の不連続なフィルムを形成し、分離されたコーティング領域を含むコーティング層を指す。銀ベースの金属質層は、連続相ではなく不連続層の不連続領域又は島を形成するように、臨界厚さを下回って堆積され得る（「未臨界層」としても参照される）ことが諒解される。これらの不連続層は、表面プラズモン共鳴として知られる効果を通じて電磁放射線を吸収する。これらの未臨界層は、典型的には、可視領域において、同じ材料の連続層よりも高い吸収率を有し、また、より低い太陽エネルギー反射率をも有する。
元素周期表の３～１５族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される１つ又は複数の金属を添加することによって、非加熱と焼き戻しの両方の銀ベースのコーティング層の吸収率がさらに増大することが分かった。例えば、スズ、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、金、及び亜鉛のうちの少なくとも１つから選択される少なくとも１つの金属を添加することによって、非加熱と焼き戻しの両方の銀ベースのコーティング層の吸収率がさらに増大することが分かった。
前述のように、本発明の日射調整コーティングは、追加のコーティング層を備えることができる。例えば、日射調整コーティングは、元素周期表の３～１５族又は４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む２つ以上の金属質層を含むことができる。日射調整コーティングはまた、元素周期表の３～１５族又は４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む少なくとも１つの金属質層とは異なるもう１つの追加のコーティング層を備えることもできる。例えば、日射調整コーティングは、本明細書においてさらに詳細に説明する誘電体層などの２つの別個の誘電体層の間に位置決めされる、前述のドープ銀ベースの金属質層を含むことができる。日射調整コーティングは、限定ではないが、プライマー層及び異なる金属質層（未臨界及び非未臨界金属質層）を含む、様々なタイプの追加のコーティング層を含むことができることが諒解される。そのようなコーティング層及びコーティング層の組み合わせは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１１／０２３６７１５号にさらに詳細に記載されている。
いくつかの実例において、日射調整コーティングは、基板の表面の少なくとも一部分の上に堆積されるベース層又は第１の誘電体層を備えることができる。第１の誘電体層は、単一の層であってもよく、又は、限定ではないが、金属酸化物、金属合金の酸化物、窒化物、酸窒化物、若しくはそれらの混合物などの、反射防止材料及び／若しくは誘電体材料から成る２つ以上のフィルムを含んでもよい。第１の誘電体層はまた、可視光に対して透過性とすることもできる。第１の誘電体層にとって適切な金属酸化物の非限定実例は、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、亜鉛、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、又はそれらの混合物の酸化物を含む。これらの金属酸化物は、酸化ビスマス中のマンガン、酸化インジウム中のスズなどのような、小量の他の材料を有することができる。加えて、亜鉛及びスズを含有する酸化物（例えば、スズ酸亜鉛）、インジウム・スズ合金の酸化物、窒化ケイ素、窒化ケイ素・アルミニウム、又は窒化アルミニウムなど、金属合金又は金属混合物の酸化物を使用することができる。さらに、アンチモン若しくはインジウム・ドープ酸化スズ、又は、ニッケル若しくはホウ素ドープ酸化ケイ素などの、ドープ金属酸化物を使用することができる。第１の誘電体層は、例えば、スズ酸亜鉛などの金属合金酸化物フィルムのような、実質的に単一相のフィルムであってもよく、又は、酸化亜鉛及び酸化スズから構成される複数相の混合物であってもよく、又は、複数のフィルムから構成されてもよい。
さらに、第１の誘電体層（単一フィルム層であるか、又は、複数フィルム層であるかにかかわらず）は、２００Å～５００Åなど、２５０Å～３５０Åなど、２５０Å～３１０Åなど、２８０Å～３１０Åなど、３００Å～３３０Åなど、３１０Å～３３０Åなどの、１００Å～６００Åの範囲内の厚さを有することができる。
前述のように、第１の誘電体層は、多フィルム構造を備えることができる。例えば、第１の誘電体層は、基板の少なくとも一部分の上に堆積される、例えば金属合金酸化物フィルムなどの第１のフィルムと、第１の金属合金酸化物フィルムの上に堆積される、例えば金属酸化物又は酸化物混合物フィルムなどの第２のフィルムとを有する多フィルム構造を備えることができる。多フィルム構造を備える第１の誘電体層の非限定実例は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１１／０２３６７１５号のパラグラフ［００３６］～［００３９］に記載されている。
日射調整コーティングは、第１の誘電体層の上に堆積される第１の金属質層を備えることができる。第１の金属質層は、限定ではないが、金属金、銅、パラジウム、アルミニウム、銀、又はそれらの混合物、合金、若しくは組み合わせなどの、反射性又は非反射性金属を含むことができる。第１の金属質層はまた、元素周期表の３～１５族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））、又は、元素周期表の４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている前述の銀ベースの金属質層を含むこともできる。いくつかの実例において、第１の金属質層は連続層である。代替的に、第１の金属質層は不連続層である。
日射調整コーティングは、第１の金属質層の上に位置する第１のプライマー層をさらに備えることができる。第１のプライマー層は、単一フィルム又は複数フィルム層であってもよい。第１のプライマー層は、スパッタリング工程又は後続の加熱工程中に第１の反射層の劣化又は酸化を防止するために、堆積工程中に犠牲にすることができる酸素捕集材料を含むことができる。第１のプライマー層はまた、コーティングを通過する、可視光などの電磁放射線の少なくとも一部分を吸収することもできる。第１のプライマー層に適した材料の非限定実例は、チタン、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ニッケル・クロム合金（インコネルなど）、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金（例えば、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ（登録商標））、並びに／又はそれらの混合物を含む。例えば、第１のプライマー層は、チタンとすることができ、例えば１０Å～４０Å、例えば２０Å～４０Å、例えば２０Å～３５Åなど、５Å～５０Åの範囲内の厚さを有することができる。
第２の誘電体層を、第１の金属質層の上に（例えば、第１のプライマー層の上に）堆積することもできる。第２の誘電体層は、第１の誘電体層に関連して上述したものなど、１つ又は複数の金属酸化物又は金属合金酸化物含有フィルムを含むことができる。第２の誘電体層は、例えば５０Å～５００Å、例えば１００Å～３７０Å、例えば１００Å～３００Å、例えば１００Å～２００Å、例えば１５０Å～２００Å、例えば１８０Å～１９０Åなどの、５０Å～１０００Åの範囲内の総厚（例えば、複数の層を組み合わせた厚さ）を有することができる。
その上、第２の金属質層を、第２の誘電体層の上に堆積することができる。金属質材料は、元素周期表の３～１５族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））、又は、元素周期表の４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている前述の１つ又は複数の銀化合物などの、前述の金属質層のいずれかを含むこともできる。金属質材料はまた、材料の分離された領域又は島が形成されるように、未臨界厚さにおいて被着させることもできる。代替的に、金属質材料は、連続層を形成するように堆積することができる。
第２のプライマー層を、第２の金属質層の上に堆積することができる。第２のプライマー層は、第１のプライマー層に関連して上述したものとすることができる。１つの実例において、第２のプライマー層は、例えば１０Å～２５Å、例えば１５Å～２５Å、例えば１５Å～２２Åなど、５Å～５０Åの範囲内の厚さを有するニッケル・クロム合金（インコネルなど）とすることができる。異なるプライマー（例えば、異なる屈折率を有する）は、異なる吸光度スペクトルを有し、したがって、異なる色を有するコーティングを提供することができることが諒解される。
第３の誘電体層を、第２の金属質層の上に（例えば、第２のプライマーフィルムの上に）堆積することができる。第３の誘電体層もまた、第１の誘電体層及び第２の誘電体層に関連して上述したものなど、１つ又は複数の金属酸化物又は金属合金酸化物含有層を含むことができる。１つの実例において、第３の誘電体層は、第２の誘電体層と同様の多フィルム層である。例えば、両方の酸化亜鉛層が第３の誘電体層内に存在し、各々が、７５Å～１５０Åなど、８０Å～１５０Åなど、９５Å～１２０Åなどの、５０Å～２００Åの範囲内の厚さを有する。金属合金酸化物層は、例えば２００Å～７００Å、例えば３００Å～６００Å、例えば３８０Å～５００Å、例えば３８０Å～４５０Åなど、１００Å～８００Åの範囲内の厚さを有することができる。
第３の金属質層を、第３の誘電体層の上に堆積することができる。第３の反射層は、第１の金属質層に関連して上述した材料のいずれかのものとすることができる。１つの非限定実例において、第３の反射層は銀を含み、各々が、例えば５０Å～３００Å、例えば５０Å～２００Å、７０Å～１５１Åなど、１００Å～１５０Åなど、１３７Å～１５０Åなど、２５Å～３００Åの範囲内の厚さを有する。第３の金属質層もまた、連続層又は不連続層であってもよい。
第３のプライマー層が、第３の金属質層の上に配置される。第３のプライマー層は、第１のプライマー層又は第２のプライマー層に関連して上述したものとすることができる。１つの非限定実例において、第３のプライマー層は、チタンであり、例えば１０Å～３３Å、例えば２０Å～３０Åなど、５Å～５０Åの範囲内の厚さを有する。
加えて、第４の誘電体層を、第３の金属質層の上に（例えば、第３のプライマー層の上に）配置することができる。第４の誘電体層は、第１の誘電体層、第２の誘電体層、又は第３の誘電体層に関連して上述したものなど、１つ又は複数の金属酸化物又は金属合金酸化物含有層から構成することができる。１つの非限定例において、第４の誘電体層は、第３のプライマーフィルムの上に堆積される、例えば酸化亜鉛層などの第１の金属酸化物層と、酸化亜鉛層の上に堆積される、例えばスズ酸亜鉛層などの第２の金属合金酸化物層とを有する多フィルム層である。酸化亜鉛層は、５０Å～１５０Åなど、６０Å～１００Åなど、８０Å～９０Åなどの、２５Å～２００Åの範囲内の厚さを有することができる。さらに、スズ酸亜鉛層は、例えば５０Å～５００Å、例えば１００Å～４００Å、例えば１５０Å～３００Å、例えば１５０Å～２００Å、例えば１７０Å～１９０Åなど、２５Å～５００Åの範囲内の厚さを有することができる。
オーバーコートを、第４の誘電体層の上に配置することができる。オーバーコートは、下にあるコーティング層を、機械的及び化学的攻撃から保護するのを助けることができる。オーバーコートは、例えば、金属酸化物又は金属窒化物層であってもよい。例えば、オーバーコートは、２０Å～８０Åなど、３０Å～５０Åなど、３０Å～４５Åなどの、１０Å～１００Åの範囲内の厚さを有するチタニアとすることができる。オーバーコートに有用な他の材料は、シリカ、アルミナ、又はシリカ及びアルミナの混合物などの、他の酸化物を含む。
単独で又は多層層コーティング・スタック内で使用されるとき、元素周期表の３～１５族又は４～１４族（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む金属質層は、コーティングの可視光吸収度を増大させる。前述の金属質層のいずれかのうちの１つ又は複数は、３～１５族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている銀金属質層を含むことができることが諒解される。さらに、金属質層と、選択される厚さの誘電体層との組み合わせは、非対称な反射率を有するコーティング物品を提供することができる。コーティングに使用されるプライマーを変更することによって、透過において物品の色を調節することもできる。また、本発明のコーティングは、ヘイズを導入することなく熱処理されることも可能である。
金属質層のうちのいずれかは、使用されるとき、コーティング・スタック内で連続層又は不連続層であってもよいことは理解されたい。例えば、複数の金属質コーティング層を有するコーティング・スタックについて、金属質層のうちの２つ以上は、不連続未臨界金属質層又は連続金属質層であってもよい。
加えて、前述の層のうちの少なくとも１つは、最終的なコーティングの特性を調整するために、別の材料を含んでもよく、又は、別の材料に置換されてもよい。例えば、前述の誘電体層、プライマー層、及び／又はオーバーコートのうちの少なくとも１つは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを備えるか、又は、当該カプセルから形成することができる。金属層は、コーティングを通過する、可視光などの電磁放射線の少なくとも一部分を吸収することができる。そのため、金属層は、吸収層として作用することができる。
第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、周期表の３～１５族からの任意の金属を含むことができる。例えば、金属層は、チタン、ケイ素、二酸化ケイ素、ニッケル・クロム合金、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はそれらの混合物を含むことができる。いくつかの実例において、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、ニッケル・クロム合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はそれらの混合物を含む。第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、第１の窒化ケイ素フィルム及び第２の窒化ケイ素フィルムとは異なることが諒解される。別の実例において、金属層は、周期表の３～１５族からの金属のいずれかの亜酸化物又は亜窒化物を含む。例えば、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、窒化ケイ素を完全になくすことができる。金属層は、連続フィルム又は不連続フィルム（例えば、未臨界銀フィルム、未臨界銅フィルム、又は未臨界銀と未臨界銅との混合物）を含む。
前述のカプセルは、加熱後に、可視光吸収のような、良好な電磁放射を提供するために、コーティング・スタックの層のうちの少なくとも１つにおいて使用することができる。さらに、オーバーコート層として使用されるとき、カプセルは、コーティングの耐久性を改善することもできる。
第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを、異なる特性を提供するためにコーティング・スタックの異なる領域内に配置することができることが諒解される。例えば、カプセルがコーティング・スタックの底部内に配置されるとき、コーティングは、カプセルがオーバーコート内など、コーティング・スタックの上部内に位置決めされる場合にコーティング内で呈される色特性とは異なる特定の色特性を呈する。そのため、コーティング・スタック内でカプセルが配置される領域は、例えば色などの、コーティングにおける所望の特性を提供するのに重要である。
日射調整コーティングは、限定ではないが、従来の化学気相成長（ＣＶＤ）及び／又は物理気相成長（ＰＶＤ）方法などの、任意の従来の方法によって堆積することができる。ＣＶＤ工程の実例は、噴霧熱分解を含む。ＰＶＤ工程の実例は、電子ビーム蒸着及び真空スパッタリング（マグネトロンスパッタ真空蒸着（ＭＳＶＤ）など）を含む。限定ではないが、ゾル－ゲル電着などの、他のコーティング方法を使用することもできる。層は、金属モード、遷移モード又は反応モードにおいて堆積することができる。反応モードによって、堆積される金属は、酸化物又は窒化物として堆積することができる。
以前に示したように、本発明はまた、日射調整特性を改善することを可能にするために日射調整コーティングを被着させる改善された方法も対象とする。特に、本発明は、アンチモンドープ酸化スズを含む日射調整コーティングを被着させる改善されたＭＳＶＤ方法を提供する。
ＭＳＶＤ工程は、典型的には、１つ又は複数のコーティング・ゾーンを有するコータ内で実施される。各ゾーンは、基板上に特定のタイプの材料を堆積するための１つ又は複数の標的を含む。各標的は、それによってガスがゾーン内に入る、独自のガス供給源を有するベイ内に配置される。ガスは異なる場所においてゾーン内に入るが、ゾーン内に入るすべてのガスが、ゾーン内の特定の場所から出る。堆積工程中に使用されるガスは、反応性ガス及び／又は非反応性ガスを含む。一般的に使用される反応性ガスの非限定実例は、水素、酸素、窒素、及びそれらの組み合わせを含む。その上、一般的に使用される非反応性ガスの非限定実例は、アルゴンなどの１つ又は複数の希ガスを含む。
コータ内の各ゾーンは、金属モード、遷移モード、又は酸化物モードの３つのモードのうちの１つにおいて、コーティング層を堆積するように作動される、すなわち、動作する。ゾーン内で標的と反応することが可能である反応性ガスの量によって、モードが決まることが諒解される。例えば、遷移モードは、金属酸化物及び／又は亜酸化物を相当に堆積させることができる特定の割合範囲まで、酸素などの反応性ガスを増大させることによって発生し得る。
さらに、ＭＳＶＤ法は、各々が独立して１つ又は複数のモードにおいて作動する１つ又は複数のゾーンを使用することができる。例えば、ＭＳＶＤ法は、各々が独立して、金属モードなどの単一のモードにおいて作動する複数のゾーンを含むことができる。代替的に、ＭＳＶＤ法は、ゾーンのうちの少なくとも１つが、金属モード及び遷移又は酸化物モードなどの複数のモードを使用して作動する、１つ又は複数のゾーンを含むことができる。少なくとも１つのゾーンにおいて複数のモードを使用するＭＳＶＤ法の実例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第８，５００，９６５号に記載されている。
前述のように、ＭＳＶＤ工程は、より広範な種類の基板上に、より幅広い選択肢のコーティング材料が、より薄い厚さで堆積されることを可能にするため、１つ又は複数のコーティング層を含む複雑なコーティングに特に適している。しかしながら、ＭＳＶＤを使用して堆積される一部の材料は、日射調整コーティングにおいて所望される特性を呈しない。例えば、加熱後にＭＳＶＤによって堆積されるとき、アンチモンドープ酸化スズは、可視光を吸収しない薄膜を形成する。
本発明によれば、気体雰囲気が少なくとも１５％の酸素を含むＭＳＶＤコータを使用して、酸素及び希ガスを含む気体雰囲気中でアンチモンドープ酸化スズを基板の上に堆積することによって、コーティング基板を、基板の軟化点を上回るように加熱した後に可視光を吸収するフィルムが生成されることが分かった。例えば、希ガス及び少なくとも１５％の酸素を含む気体雰囲気中でＭＳＶＤコータを使用してアンチモンドープ酸化スズを堆積し、その後、コーティング基板を、基板の軟化点を上回るように加熱することによって、可視光吸収性が改善したフィルムを生成することができる。
前述のように、希ガス及び少なくとも１５％の酸素を含む気体雰囲気を使用してアンチモンドープ酸化スズを堆積するＭＳＶＤ法は、改善された可視光吸収フィルムを提供する。いくつかの実例において、アンチモンドープ酸化スズは、希ガス及び１５％～２５％の酸素を含む気体雰囲気中でＭＳＶＤを使用して堆積される。本発明に関して、アンチモンドープ酸化スズを堆積するための希ガス及び１５％～２５％の酸素を含む気体雰囲気は、遷移モード内にあると考えられる。いくつかの実例において、アンチモンドープ酸化スズは、希ガス、及び、３０％を超える酸素又は４０％を超える酸素又は５０％を超える酸素又は最大８０％の酸素など、２５％を超える酸素を含む気体雰囲気中でＭＳＶＤを使用して堆積される。本発明に関して、アンチモンドープ酸化スズを堆積するための希ガス及び２５％を超える酸素を含む気体雰囲気は、反応モードとしても参照される、金属モード内にあると考えられる。
１つ又は複数の希ガスが、気体雰囲気の残りの量を構成することが諒解される。例えば、気体雰囲気の残りの量は、アルゴンを含むことができる。そのため、アンチモンドープ酸化スズの堆積中に使用される気体雰囲気は、７０％以下のアルゴンなどの希ガス、又は６０％以下のアルゴンなどの希ガス、又は５０％以下のアルゴンなどの希ガス、又は４０％以下のアルゴンなどの希ガス、又は３０％以下のアルゴンなどの希ガス、又は２０％以下のアルゴンなどの希ガスなどの、８５％未満のアルゴンなどの希ガスを含むことができる。
堆積中の気体雰囲気は、酸素対希ガスの重量比に基づくことができることがさらに諒解される。いくつかの実例において、アンチモンドープ酸化スズの堆積に使用される、例えば酸素対アルゴンなどの、酸素対希ガスの重量比は、２０：８０～８０：２０の酸素対希ガス、若しくは４０：６０～６０：４０の酸素対希ガス、若しくは４０：６０～５０：５０の酸素対希ガスの範囲内で選択されるか、又は、４０：６０の酸素対希ガスの重量比にある。
ＭＳＶＤを使用して基板に被着されるアンチモンドープ酸化スズ材料はまた、一定量のアンチモン及び一定量の酸化スズを含む。いくつかの実例において、本発明によって使用されるアンチモンドープ酸化スズは、アンチモンドープ酸化スズの総重量に基づいて、２０～８０重量％の酸化スズ、又は２０～８０重量％の酸化スズを含む。本発明によって使用されるアンチモンドープ酸化スズはまた、アンチモンドープ酸化スズの総重量に基づいて、４０～６０重量％の酸化スズ、又は４５～５５重量％の酸化スズ、又は５０重量％の酸化スズを含んでもよい。
アンチモンが、アンチモンドープ酸化スズの残りの量を構成することが諒解される。例えば、アンチモンドープ酸化スズの残りの量は、アンチモンドープ酸化スズの総重量に基づいて、２０～８０重量％のアンチモン、４０～６０重量％のアンチモン、４５～５５重量％のアンチモン、又は５０重量％のアンチモンを含んでもよい。
アンチモンドープ酸化スズの化学組成はまた、アンチモン対酸化スズの重量比に基づくこともできることがさらに諒解される。いくつかの実例において、アンチモン対酸化スズとの比は、２０：８０～８０：２０のアンチモン対酸化スズ、又は４０：６０～６０：４０のアンチモン対酸化スズ、又は５０：５０のアンチモン対酸化スズの範囲内で選択される。
様々なパラメータはまた、ＭＳＶＤを使用してアンチモンドープ酸化スズを基板に被着させている間に変化させることもできる。例えば、ＭＳＶＤ工程の電圧を制御することが、遷移モードにおいて相当の金属亜酸化物及び／又は金属酸化物材料の堆積又はスパッタリングを助けることが分かっている。電圧を制御することによって、相当の金属酸化物及び／又は金属亜酸化物材料を堆積しながら、安定した高いスパッタリング速度を維持するように、酸素の供給速度が制御される。
遷移モードを提供するように電圧を制御するために、様々な方法を使用することができる。例えば、１つの方法において、電圧は、金属又は亜金属レジームに一般的なカソード電圧を選択し、この選択されるカソード電圧と、工程の実際のカソード電圧との間の差を監視することによって、遷移モードを提供するように制御される。この電圧差は、電圧差の大きさに応じてより多い又は少ない酸素ガスが堆積又はスパッタリング・チャンバに入ることを可能にする電気機械式バルブへの入力として使用される。結果としての電圧が、相当の金属酸化物及び／又は金属亜酸化物材料が安定して堆積され、特に、遷移モードにおいて金属アンチモン／スズ合金標的からアンチモンドープ酸化スズが堆積されることを可能にする遷移モードを提供するように、ＭＳＶＤ工程を制御する。結果としての電圧はまた、単純に自然な工程変動に起因して、工程が酸化物スパッタリング・レジームへと不可逆的に変化することを許容することなく、堆積される亜酸化物及び金属酸化物材料の割合を制御するのを助ける。
変化し得る他のパラメータは、限定ではないが、圧力及び温度を含む。いくつかの実例において、アンチモンドープ酸化スズは、室温（すなわち、周囲環境の温度）において、０．０１３３３Ｐａ（０．１ｍＴｏｒｒ）～１３．３３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）、好ましくは０．０６６６６Ｐａ（０．５ｍＴｏｒｒ）～６．６６６Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、より好ましくは０．０９９９９Ｐａ（０．７５ｍＴｏｒｒ）～１．３３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、最も好ましくは０．１３３３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）～０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）の範囲内の圧力において基板に被着させることができる。
前述のように、アンチモンドープ酸化スズを基板の上に堆積した後、コーティング基板は、基板の軟化点を上回って加熱される。本明細書において使用される場合、「軟化点」は、コーティング基板に関して、基板が成形可能、変形可能、又は他の様態でその元の物理形態から変更されることが可能になる温度を指す。いくつかの実例において、コーティング基板は、少なくとも４２６．７℃（８００°Ｆ）、又は少なくとも４８２．２℃（９００°Ｆ）、又は少なくとも５３７．８℃（１０００°Ｆ）、又は少なくとも５９３．３℃（１１００°Ｆ）の温度まで加熱される。
さらに、本発明によって使用される基板は、前述の基板のいずれかを含んでもよい。例えば、アンチモンドープ酸化スズによってコーティングされる基板は、限定ではないが、断熱ガラス・ユニットを含むガラス基板から選択されてもよい。したがって、アンチモンドープ酸化スズコーティング層は、前述の追加のコーティング層のうちの１つ又は複数を含む多層コーティングにおいて使用することができることが諒解される。
示されているように、前述のＭＳＶＤ法は、可視光を吸収するアンチモンドープ酸化スズコーティング層を生成する。例えば、前述のＭＳＶＤ法によって生成されるアンチモンドープ酸化スズコーティング層は、少なくとも５％の可視光、又は少なくとも１０％の可視光、又は少なくとも２５％の可視光、又は少なくとも５０％の可視光など、少なくとも３％の可視光を吸収することができる。加えて、アンチモンドープ酸化スズコーティング層はまた、中立光及び／又は青色光を透過することもできる。
本発明はまた、以下の項も対象とする。
項１：コーティング物品であって、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、コーティングは、少なくとも１つの金属質層を含み、金属質層は、元素周期表の３～１５族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む、コーティング物品。
項２：金属質層は、元素周期表の４～１４族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む、項１に記載のコーティング物品。
項３：銀化合物は、スズ、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、金、亜鉛、又は上記材料の組み合わせによってドープされる、項１に記載のコーティング物品。
項４：ドープ銀化合物は、ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて、少なくとも５０％の銀をさらに含む、項１から３までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項５：コーティングは、少なくとも２つの別個の誘電体層をさらに備え、金属質層は、２つの別個の誘電体層の間に位置決めされる、項１から４までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項６：金属質層の上に被着される少なくとも１つのプライマー層をさらに備える、項１から５までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項７：プライマー層は、チタン、ニッケル及びクロムを含む合金、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＮｉＣｒ、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又は上記材料の組み合わせを含む材料から形成される、項６に記載のコーティング物品。
項８：金属質層は、連続金属質層を含む、項１から７までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項９：金属質層は、不連続金属質層を含む、項１から７までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項１０：少なくとも１つの追加の金属質層をさらに備える、項１から９までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項１１：連続金属質層は、金、銅、銀、アルミニウム、又は上記材料の組み合わせを含む材料から形成される、項１０に記載のコーティング物品。
項１２：基板はガラスである、項１から１１までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項１３：基板は断熱ガラス・ユニットである、項１２に記載のコーティング物品。
項１４：コーティング物品であって、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、コーティングは、基板の少なくとも一部分の上に形成される第１の誘電体層と、第１の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第１の金属質層と、第１の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第２の誘電体層と、第２の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第２の金属質層と、第２の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第３の誘電体層とを備え、上記金属質層のうちの少なくとも１つは、元素周期表の３～１５族から選択される少なくとも１つの金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む材料から形成される、コーティング物品。
項１５：上記金属質層のうちの少なくとも１つは、連続金属質層である、項１４に記載のコーティング物品。
項１６：上記金属質層のうちの少なくとも１つは、不連続金属質層である、項１４に記載のコーティング物品。
項１７：第３の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第３の金属質層と、第３の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第４の誘電体層とをさらに備える、項１４から１６までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項１８：上記金属質層のうちの少なくとも１つの上に形成される少なくとも１つのプライマー層をさらに備える、項１４から１７までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項１９：基板はガラスである、項１４から１８までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項２０：基板は断熱ガラス・ユニットである、項１９に記載のコーティング物品。
項２１：コーティング物品であって、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、コーティングは、１つ又は複数の金属質層と、１つ又は複数の誘電体層とを備え、上記誘電体層のうちの少なくとも１つは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを備える、コーティング物品。
項２２：第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、コーティングを通過する電磁放射線の少なくとも一部分を吸収する材料を含む、項２１に記載のコーティング物品。
項２３：第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、チタン、ケイ素、二酸化ケイ素、ニッケル・クロム合金、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はこれらの混合物を含む、項２１又は２２に記載のコーティング物品。
項２４：第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、ニッケル・クロム合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はこれらの混合物を含む、項２１又は２２に記載のコーティング物品。
項２５：上記金属質層のうちの少なくとも１つは、不連続金属質層である、項２１から２４までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項２６：上記金属質層のうちの少なくとも１つは、連続金属質層である、項２１から２５までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項２７：コーティング物品はオーバーコートをさらに備え、オーバーコートは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルから形成される、項２１から２６までのいずれか一項に記載のコーティング物品。
項２８：コーティング物品であって、基板と、基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、コーティングは、基板の少なくとも一部分の上に形成される第１の誘電体層と、第１の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第１の金属質層と、第１の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第２の誘電体層と、第２の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第２の金属質層と、第２の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第３の誘電体層と、第３の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成されるオーバーコートとを備え、上記誘電体層及び／又はオーバーコートのうちの少なくとも１つは、第１の窒化ケイ素フィルムと、第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層と、金属層の少なくとも一部分の上に形成される第２の窒化ケイ素フィルムとを備えるカプセルを備える、コーティング物品。
項２９：コーティング物品は、第３の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第３の金属質層と、第３の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第４の誘電体層とをさらに備え、オーバーコートは、第４の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される、項２８に記載のコーティング物品。
項３０：第１の窒化ケイ素フィルムの少なくとも一部分の上に形成される金属層は、チタン、ケイ素、二酸化ケイ素、ニッケル・クロム合金、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素及びアルミニウムの合金、コバルト及びクロムを含む合金、又はこれらの混合物を含む、項２８又は２９に記載のコーティング物品。
項３１：基板の上にアンチモンドープ酸化スズコーティング層を形成する工程であって、（ｉ）ＭＳＶＤコータを使用して、酸素及び希ガスを含む気体雰囲気中でアンチモンドープ酸化スズを基板に被着させることであって、気体雰囲気は少なくとも１５％の酸素を含む、被着させることと、（ｉｉ）コーティング基板を、基板の軟化点を上回るように加熱することとを含む、工程。
項３２：気体雰囲気は、１５％～２５％の酸素を含む、項３１に記載の工程。
項３３：気体雰囲気は、２５％を超える酸素を含む、項３１に記載の工程。
項３４：希ガスはアルゴンである、項３１から３３までのいずれか一項に記載の工程。
項３５：アンチモンドープ酸化スズは、アンチモンドープ酸化スズの総重量に基づいて、２０～８０重量％の酸化スズを含む、項３１から３４までのいずれか一項に記載の工程。
項３６：アンチモン対酸化スズの比は、４０：６０～６０：４０のアンチモン対酸化スズの重量比範囲内で選択される、項３１から３５までのいずれか一項に記載の工程。
項３７：アンチモンドープ酸化スズは、０．０１３３３Ｐａ（０．１ｍＴｏｒｒ）～１３．３３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）、好ましくは０．０６６６６Ｐａ（０．５ｍＴｏｒｒ）～６．６６６Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、より好ましくは０．０９９９９Ｐａ（０．７５ｍＴｏｒｒ）～１．３３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、最も好ましくは０．１３３３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）～０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）の範囲内の圧力において基板に被着される、項３１から３６までのいずれか一項に記載の工程。
項３８：アンチモンドープ酸化スズは室温において基板に被着される、項３１から３７までのいずれか一項に記載の工程。
項３９：基板はガラスである、項３１から３８までのいずれか一項に記載の工程。
項４０：コーティング基板は少なくとも４２６．７℃（８００°Ｆ）の温度まで加熱される、項３１から３９までのいずれか一項に記載の工程。
項４１：ＭＳＶＤデバイスの電圧は、上記酸素割合を提供するように制御される、項３１から４０までのいずれか一項に記載の工程。
項４２：電圧は、気体雰囲気が遷移モードに維持されるように選択される、項４１に記載の工程。
項４３：項３１から４２までのいずれか一項に記載の工程によって調製されるアンチモンドープ酸化スズコーティング層によってコーティングされている基板。
項４４：アンチモンドープ酸化スズコーティング層は、少なくとも３％の可視光を吸収する、項４３に記載のコーティング基板。
項４５：基板はガラスである、項４３又は４４に記載のコーティング基板。
以下の実例は、本発明の一般原理を示すために提示されている。本発明は、提示されている特定の実例に限定されるものとして考えられるべきではない。実例におけるすべての部分及び割合は、別途指示されない限り、重量によるものである。
Claims (11)
- コーティング物品であって、基板と、前記基板の少なくとも一部分の上に被着されるコーティングとを備え、前記コーティングは、前記基板の少なくとも一部分の上に形成される第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第１の金属質層と、前記第１の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第２の金属質層と、前記第２の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第３の誘電体層とを備え、前記金属質層のうちの少なくとも１つは、元素周期表の３～１５族から選択される鉄及び付加的な金属によってドープされている１つ又は複数の銀化合物を含む材料から形成され、
ドープ銀化合物が、前記ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて５０％～９０％の範囲の銀を含む、コーティング物品。 - 前記第１の金属質層、又は前記第２の金属層は、連続金属質層である、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記第１の金属質層、又は前記第２の金属層は、不連続金属質層である、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記第３の誘電体層の少なくとも一部分の上に形成される第３の金属質層と、前記第３の金属質層の少なくとも一部分の上に形成される第４の誘電体層とをさらに備える、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記第１の金属質層、又は前記第２の金属層の上に形成される少なくとも１つのプライマー層をさらに備える、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記１つ又は複数の銀化合物をドープするために使用される前記金属が、元素周期表の３～１５族から選択される少なくとも１つの金属を、さらに含む、請求項１に記載のコーティング物品。
- ドーパントが、元素周期表の４～１４族から選択される少なくとも１つの金属を、さらに含む、請求項１に記載のコーティング物品。
- ドーパントが、スズ、マンガン、銅、亜鉛、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される金属を、さらに含む、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記ドープ銀化合物が、前記ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて６０％～９０％の範囲の銀を含む、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記ドープ銀化合物が、前記ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて７０％～９０％の範囲の銀を含む、請求項１に記載のコーティング物品。
- 前記ドープ銀化合物が、前記ドープ銀化合物の全固形物重量に基づいて８０％～９０％の範囲の銀を含む、請求項１に記載のコーティング物品。
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