WO2022223179A1

WO2022223179A1 - Fahrzeugscheibe mit einer ir-reflektierenden beschichtung mit einer diskontinuierlichen metallischen schicht aus metall-nanokristallen

Info

Publication number: WO2022223179A1
Application number: PCT/EP2022/054520
Authority: WO
Inventors: Julie RUFF; Sebastian Janzyk; Jan Hagen
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN117120390A; EP4326685A1; US20240150232A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe, umfassend mindestens eine transparente Glasscheibe (1) und eine IR-reflektierende Beschichtung (20) auf einer Oberfläche (II) der Glasscheibe (1),wobei die IR-reflektierende Beschichtung (20) n metallische Schichten (21; 21.1, 21.2) und (n+1) dielektrische Schichtmodule (M1, M2, M3) umfasst, wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) als dielektrische Schichten (22) oder Schichtenfolgen (23, 24, 25) ausgebildet sind und wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) und die metallischen Schichten (21; 21.1, 21.2) alternierend angeordnet sind, so dass jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) zwischen zwei Schichtmodulen (M1, M2, M3) angeordnet ist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist,wobei jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) als diskontinuierliche Schicht aus Metall-Nanokristallen (4) ausgebildet ist, welche Bereiche aufweist, die mit Metall-Nanokristallen (4) belegt sind, sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen (4) belegt sind. Das oberste Schichtmodul (M2; M3) weist eine dielektrische Entspiegelungsschicht (24) mit einem Brechungsindex von höchstens 1,7 auf.

Description

Fahrzeugscheibe mit einer IR-reflektierenden Beschichtung mit einer diskontinuierlichen metallischen Schicht aus Metall-Nanokristallen

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit einer IR-reflektierenden Beschichtung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.

Es ist bekannt, Fahrzeugscheiben mit transparenten IR-reflektierenden Beschichtungen zu versehen. Die Beschichtungen können die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums verringern und dadurch den thermischen Komfort im Fahrzeug verbessern. Solche Beschichtungen enthalten typischerweise kontinuierliche metallische Schichten, insbesondere auf Basis von Silber. Lediglich beispielhaft sei auf W003/024155, US2007/0082219A1,

US2007/0020465A1, WO2013/104438 oder WO2013/104439 verwiesen.

Gebräuchliche Beschichtungen weisen eine Reihe von Einschränkungen auf. So sind Silberschichten korrosionsanfällig, so dass ein direkter Kontakt der Beschichtung mit der Umgebung der Fahrzeugscheibe vermieden werden muss, um die Korrosion durch Luftsauerstoff zu verhindern. Dadurch können die Beschichtungen nicht auf externen, exponierten Oberflächen der Fahrzeugscheiben eingesetzt werden. Ihr Einsatz ist auf Verbundscheiben beschränkt, welche aus zwei Glasscheiben bestehen, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Beschichtungen müssen dabei auf einer internen, der Zwischenschicht zugewandten Oberfläche der Glasscheiben angeordnet sein. Zudem ist es nötig, einen umlaufenden peripheren Randbereich von der Beschichtung auszunehmen, so dass die Beschichtung korrosionsgeschützt im Innern der Verbundscheibe gleichsam eingekapselt ist. Da ein unbeschichteter Randbereich zu einer sichtbaren Seitenkante der Beschichtung führt, was ästhetisch wenig ansprechend ist, bleibt der Einsatz der Beschichtungen auf solche Verbundscheiben beschränkt, welche mit einem opaken umlaufenden Randbereich ausgestattet sind, innerhalb dessen die Seitenkante der Beschichtung versteckt werden kann. Der Einsatz der Beschichtungen ist daher weitestgehend auf Windschutzscheiben und Dachscheiben beschränkt, welche typischerweise als Verbundscheiben ausgebildet sind und über einen opaken Randbereich verfügen, üblicherweise aus einer aufgedruckten und eingebrannten schwarzen Emaille.

Die kontinuierlichen metallischen Schichten weisen außerdem keine Transparenz gegenüber elektromagnetischer Strahlung auf, wie sie als Mobilfunk oder GPS-Signal verwendet wird, insbesondere Hochfrequenzstrahlung. Um die Transmission dieser Strahlung zu gewährleisten, müssen sogenannte Datenübertragungs- oder Kommunikationsfenster geschaffen werden, typischerweise durch das Einbringen von entschichteten Linien mittels Laserbearbeitung. Dies ist einerseits verfahrenstechnisch aufwändig und setzt andererseits ebenfalls das Erscheinungsbild ästhetisch herab.

Neben Beschichtungen auf einer Scheibenoberfläche sind auch Beschichtungen bekannt, die auf einer Trägerfolie (üblicherweise eine PET-Folie) aufgebracht sind und innerhalb der Zwischenschicht einer Verbundscheibe angeordnet werden. Diese Lösung ist allerdings mit hohen Kosten verbunden, weist eine geringe Langzeitstabilität auf und nachteilhaft im Hinblick auf ein möglichst ästhetisches Erscheinungsbild der Fahrzeugscheibe.

US2016/223729A1 und US2019/276353A1 offenbaren IR-reflektierende Beschichtungen, welche über mehrere metallische Schichten verfügen, wobei einige der metallischen Schichten als kontinuierliche Schichten und andere als diskontinuierliche Schichten ausgeführt sind.

W02014080141A1 offenbart eine Glasscheibe mit einer IR-reflektierenden Beschichtung, welche eine Mehrzahl an metallischen Silberschichten sowie dielektrische Schichten auf Basis von Titanoxid aufweist. Jede metallische Schicht ist diskontinuierlich ausgebildet. Die metallischen Silberschichten und die dielektrischen Schichten sind alternierend angeordnet, wobei die unterste und die oberste Schicht der Beschichtung eine dielektrische ist.

Weitere Beschichtungen mit diskontinuierlichen Schichten sind beispielsweise aus WO2015177479A1 , WO2015177480A1 und WO2015177481 A1 bekannt.

JP6788236B1 offenbart eine IR-reflektierende Beschichtung, welche gegenüber Hochfrequenzstrahlung transparent ist. Sie umfasst kontinuierliche Schichten auf Basis von Caesium, Wolfram und Sauerstoff.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugscheibe mit einer verbesserten IR-reflektierenden Beschichtung bereitzustellen. Die Beschichtung soll insbesondere nicht korrosionsanfällig sein, so dass sie mit direktem Kontakt zur Umgebung eingesetzt werden kann, durchlässig sein gegenüber Hochfrequenzstrahlung, kostengünstig herstellbar sein und ein ästhetisches Erscheinungsbild der Fahrzeugscheibe gewährleisten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Fahrzeugscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß sind sämtliche metallische Schichten der IR-reflektierenden Beschichtung als diskontinuierliche Schichten aus Nanokristallen ausgeführt. Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass solche diskontinuierlichen Schichten nicht korrosionsanfällig sind. Daher ist ein Einsatz der Beschichtung mit Kontakt zur umgebenden Atmosphäre möglich, also auf einer exponierten Oberfläche der Fahrzeugscheibe oder im Innern einer Verbundscheibe, wobei sich die Beschichtung bis zum Scheibenrand erstrecken kann und auf eine Randentschichtung verzichtet werden kann. Somit ist die Beschichtung auch bei solchen Verbundscheiben einsetzbar, die nicht über einen opaken Randbereich verfügen. Außerdem zeichnen sich die diskontinuierlichen metallischen Schichten intrinsisch durch eine Transparenz gegenüber Hochfrequenzstrahlung aus, so dass eine anschließende Laserbearbeitung zur Erzeugung von Datenübertragungsfenstern nicht nötig ist. Die Beschichtung lässt sich darüber hinaus durch fachübliche Methoden erzeugen, so dass sie vom Glashersteller ohne aufwändige Umrüstungen der Produktionslinien kostengünstig hergestellt werden kann. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe umfasst mindestens eine transparente Glasscheibe sowie eine IR-reflektierende Beschichtung. Die Glasscheibe weist zwei Oberflächen (Hauptfläche) auf und eine umlaufende Kantenfläche zwischen den beiden Oberflächen. Auf einer der Oberflächen der Glasscheibe ist die IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht. Die Beschichtung ist bevorzugt vollflächig auf der besagten Oberfläche angeordnet, so dass die gesamte Oberfläche ausnahmslos von der Beschichtung bedeckt ist, da keine unbeschichteten Bereiche zur Verhinderung von Korrosion oder als Datenübertragungsfenster nötig sind. Das ist vorteilhaft im Hinblick auf ein ästhetisches Erscheinungsbild und auf eine einfache und kostengünstige Herstellung.

Die IR-reflektierende Beschichtung hat die Aufgabe, den Durchtritt von infraroten Strahlungsanteilen der Sonnenstrahlung durch die Fahrzeugscheibe zu verringern. Durch den derart verminderten Wärme- beziehungsweise Energieeintrag in das Fahrzeug wird der thermische Komfort im Innenraum verbessert. Die Beschichtung weist dazu IR-reflektierende Eigenschaften im nahen oder mittleren Infrarot (IR)-Bereich. Streng genommen kann die IR- abschirmende Wirkung auch durch Absorption statt Reflexion der IR-Strahlung realisiert werden. Der Ausdruck „IR-reflektierende Beschichtung“ ist daher im Sinne der Erfindung breit auszulegen als „IR-abschirmende Beschichtung“ oder IR-absorbierende oder -reflektierende Beschichtung“. Für solche Beschichtungen ist auch der Ausdruck „Sonnenschutzbeschichtung“ oder „solar control coating“ gebräuchlich.

Die IR-reflektierende Beschichtung ist eine Dünnschicht-Beschichtung, also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten, die auch als Dünnschichtstapel bezeichnet werden kann. Sie umfasst n metallische Schichten und (n+1) dielektrische Schichtmodule, wobei die dielektrischen Schichtmodule und die metallischen Schichten alternierend angeordnet sind, so dass jede metallische Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichtmodulen angeordnet ist. Die Zahl n ist hierbei eine natürliche Zahl größer oder gleich 1. Die erfindungsgemäße Beschichtung umfasst demnach ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe in der angegebenen Reihenfolge („von unten nach oben“) zumindest: ein erstes dielektrisches Schichtmodul eine metallische Schicht ein zweites dielektrisches Schichtmodul.

Darüber können optional ein oder mehrere weitere Schichtpaare der Art eine weitere metallische Schicht ein weiteres dielektrisches Schichtmodul angeordnet sein.

Die dielektrischen Schichtmodule bilden den oberen und unteren Abschluss des Schichtaufbaus und trennen benachbarte metallische Schichten voneinander, sofern mehr als eine metallische Schicht vorhanden ist. Die Schichtmodule sind entweder als eine einzelne dielektrische Schicht oder als eine dielektrische Schichtenfolge (also zwei oder mehrere aufeinander angeordnete dielektrische Schichten) ausgebildet. Sämtliche dielektrischen Schichten jedes Schichtmoduls sind bevorzugt kontinuierliche Schichten ohne Unterbrechungen. Unter einer kontinuierlichen Schicht wird eine im Wesentlichen homogene Schicht verstanden, welche keine Unterbrechungen aufweist.

Erfindungsgemäß ist jede metallische Schicht der IR-reflektierenden Beschichtung als diskontinuierliche Schicht aus Metall-Nanokristallen ausgebildet, insbesondere aus Silbernanokristallen. Unter einer diskontinuierlichen Schicht wird eine solche Schicht verstanden, welche Unterbrechungen, also unbeschichtete Bereiche aufweist. Die metallische Schicht weist also Bereiche auf, die mit Metall-Nanokristallen sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen belegt sind. Die belegten Bereiche können auch als beschichtete Bereiche bezeichnet werden. Die unbelegten Bereiche können auch als Unterbrechungen oder unbeschichtete Bereiche bezeichnet werden. Die belegten und unbelegten Bereiche sind insbesondere unregelmäßig, also nicht in Form eines regelmäßigen geometrischen Musters verteilt.

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf die diskontinuierliche metallische Schicht als solche. In der IR-reflektierenden Beschichtung verbleiben die beschriebenen unbelegten Bereiche (das heißt nicht mit Metall-Nanokristallen belegten Bereiche) natürlich nicht als Leerstellen, sondern werden durch das Material der direkt darüber befindlichen dielektrischen Schicht gefüllt. Die erfindungsgemäße metallische Schicht besteht also diskontinuierlich verteilten Bereichen, die mit Nanokristallen belegt sind, sowie Bereichen, die mit dielektrischem Material belegt sind, wobei das besagte dielektrische Material identisch zu demjenigen der direkt darüber befindlichen dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Anders ausgedrückt ist jede metallische Schicht als diskontinuierliche Schicht aus Metall- Nanokristallen ausgebildet ist, welche Bereiche aufweist, die mit Metall-Nanokristallen belegt sind, sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen, sondern dem Material der direkt darüber befindlichen dielektrischen Schicht belegt sind.

Je nach Flächenbelegung (Belegungsdichte) kann die diskontinuierlichen Schicht auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein:

Grenzfall geringer Flächenbelegung: Bei geringer Flächenbelegung liegen isolierte belegte Bereiche vor, welche durch unbelegte Bereiche voneinander getrennt sind. Jeder belegte Bereich ist also vollständig von einem unbelegten Bereich umgeben. Die unbelegten Bereiche bilden dann ein zusammenhängendes Netzwerk, welches die belegten Bereiche gleichsam als „Inseln“ von Nanokristallen umgibt. Streng genommen liegt also ein einzelner zusammenhängender unbelegter Bereich vor. Die einzelnen belegten Bereiche können mit jeweils einem einzelnen Nanokristall oder einem Agglomerat mehrerer Nanokristalle belegt sind. Ebenso ist der Fall denkbar, dass manche belegte Bereiche mit jeweils einem einzelnen Nanokristall und andere belegte Bereiche mit einem Agglomerat mehrerer Nanokristalle belegt sind.

Grenzfall hoher Flächenbelegung: Bei hoher Flächenbelegung liegen isolierte unbelegte Bereiche vor, welche durch belegte Bereiche voneinander getrennt sind. Jeder unbelegte Bereich ist also vollständig von einem belegten Bereich umgeben. Die belegten Bereiche bilden dann ein zusammenhängendes Netzwerk agglomerierter Nanokristalle, welches die unbelegten Bereiche gleichsam als „Inseln“ von Leerstellen umgibt. Streng genommen liegt also ein einzelner zusammenhängender belegter Bereich vor.

Es sind beliebige Mischungen dieser beiden Grenzfälle möglich. So können beispielsweise die folgenden Ausgestaltungen auftreten:

Die diskontinuierliche Beschichtung ist nach dem Grenzfall hoher Flächenbelegung ausgebildet, wobei zusätzlich innerhalb zumindest mancher der isolierten unbelegten Bereiche ein oder mehrere weitere belegte Bereiche (einzelne Nanokristalle oder Agglomerate von Nanokristallen) angeordnet sind, welche vollständig von dem besagten unbelegten Bereich umgeben sind.

Die diskontinuierliche Beschichtung weist Bereiche gemäß dem Grenzfall hoher Flächenbelegung und Bereiche gemäß dem Grenzfall geringer Flächenbelegung auf. Es liegen mehrere voneinander getrennte Großbereiche vor, welche jeweils gemäß dem Grenzfall hoher Flächenbelegung ausgebildet sind, also als zusammenhängendes Netzwerk agglomerierter Nanokristalle, welches die unbelegten Bereiche gleichsam als „Inseln“ von Leerstellen umgibt. Diese Großbereiche sind wiederum vollständig von unbelegten Großbereichen umgeben, welche ihrerseits ein zusammenhängendes Netzwerk bilden. Auch innerhalb dieser unbelegten Großbereiche können natürlich zusätzlich einzelne isolierte belegte Bereiche (einzelne Nanokristalle oder Agglomerate von Nanokristallen) angeordnet sein.

Es wurden zahlreiche Versuche mit unterschiedlichen Flächenbelegungen durchgeführt und die beiden Grenzfälle durch Rasterelektronenmikroskopie experimentell beobachtet. In allen Fällen traten die vorteilhaften korrosionsstabilen Eigenschaften der diskontinuierlichen Beschichtung auf. Dies war für die Erfinder überraschend und die Ursache konnte nicht vollständig geklärt werden. Gemäß einer Erklärung der Erfindung führen die Unterbrechungen (unbelegten Bereiche) der diskontinuierlichen metallischen Schicht dazu, dass eine vom Rand her einsetzende Korrosion sich nicht beliebig fortsetzen kann, sondern aufgehalten wird. Dies könnte daraufhin deuten, dass auch dann, wenn durch Rasterelektronenmikroskopie der Grenzfall hoher Flächenbelegung beobachtet wurde, dennoch mikroskopisch kleine, nicht direkt beobachtbare Unterbrechungen des Netzwerks an Nanokristallen auftreten, welche ausreichen, die fortschreitende Korrosion zu stoppen. Die Korrosion setzt immer vom Rand her ein, da die metallische Schicht von oben zumindest durch das obere dielektrische Schichtmodul geschützt ist. Der Flächenanteil der belegten Bereiche an der Gesamtfläche kann als prozentuale Flächenbelegung ausgedrückt werden. Die Flächenbelegung liegt typischerweise im Bereich von 10 % (Grenzfall geringer Flächenbelegung) bis 90% (Grenzfall hoher Flächenbelegung). In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Flächenbelegung der diskontinuierlichen metallischen Schichten von 50 % bis 80 %, besonders bevorzugt von 60 % bis 70 %. In diesem Bereich ist die Belegung einerseits hoch genug, um zu einer besonders guten IR-abschirmenden Wirkung zu führen, und andererseits gering genug, um die Korrosion besonders wirksam zu verhindern und die Transmission von Hochfrequenzstrahlung zu gewährleisten.

Im Vergleich zu kontinuierlichen, homogenen metallischen Schichten weist die erfindungsgemäße diskontinuierliche Schicht aus Nanokristallen grundsätzlich verschiedene elektronische und optische Eigenschaften aus. Gegenüber den kontinuierlichen metallischen Schichten, deren optische und elektronische Eigenschaften wesentlich durch ein Leitungsband gemäß dem physikalischen Bändermodell bestimmt werden, zeichnen sich Nanokristalle durch ein höheres Oberflächen-Volumen-Verhältnis aus und ihre optischen Eigenschaften werden durch die sogenannte Plasmonenresonanz bestimmt. Dabei werden freie Elektronen kollektiv zu Plasmaschwingungen gegen die lonenrümpfe angeregt (Plasmonen). Es entstehen Oberflächenwellen mit longitudinalen elektronischen Schwingungen parallel zur Oberfläche eines Nanokristalls (Oberflächenplasmonen). Die hierfür erforderliche Wellenlänge hängt primär von der Größe der Nanokristalle ab. Dies eröffnet prinzipiell die vorteilhafte Möglichkeit, die optischen Eigenschaften der Fahrzeugscheibe, insbesondere die Lichtabsorption und -transmission, durch eine geeignete Wahl der Größe der Nanokristalle den Erfordernissen im Anwendungsfall entsprechend gezielt einzustellen. Sie weisen eine hohe Lichttransmission auf und durch die geringe Größe der Nanokristalle treten zudem keine oder nur in geringem Maße störende Streueffekte auf.

Die Erfindung kann mit Nanokristallen verschiedener Metalle realisiert werden. Besonders geeignete Eigenschaften weisen beispielsweise Gold, Niob, Wolfram, Kupfer, Aluminium oder Silber auf. Die erfindungsgemäßen Metall-Nanokristalle sind in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung Silber-Nanokristalle. Silber-Nanokristalle sind gut erforscht und werden schon für einige technische Anwendungen eingesetzt, beispielsweise für biomedizinische Anwendungen, als antibakterielle Agentien, als Katalysatoren oder als plasmon-basierte Sensoren. Das Absorptionsmaximum von Silber-Nanokristallen liegt größenabhängig etwa im Bereich von 395 nm bis 515 nm. Außerdem zeichnen sich die diskontinuierlichen Schichten aus Silber-Nanopartikel durch einen vergleichsweise geringen Transmissionsgrad im nahen Infrarotbereich aus, so dass sie für IR-reflektierende Beschichtungen, die in Fahrzeugscheiben als Sonnenschutzbeschichtungen dienen sollen, um die Aufheizung des Fahrzeuginnenraums zu verringern, in besonderem Maße geeignet sind.

Die Dicke der metallischen Schicht beträgt bevorzugt von 2 nm bis 15 nm, besonders bevorzugt von 2 nm bis 10 nm, ganz besonders bevorzugt von 3 nm bis 8 nm. Als Dicke der diskontinuierlichen Schicht wird die maximal auftretende Dicke bezeichnet. In diesem Bereich für die Dicke treten vorteilhafte IR-abschirmende Wirkungen auf und die Bildung von Nanokristallen wird begünstigt.

Die diskontinuierliche metallische Schicht aus Nanokristallen lässt sich auf verschiedene Arten erzeugen, wobei grundsätzlich zwei verschiedene Ansätze zu unterscheiden sind:

Die vorgelagerte Erzeugung der Nanokristalle, welche dann auf die Oberfläche der Glasscheibe abgeschieden werden: die Nanokristalle können dabei in einer Lösung durch an sich bekannte Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch chemische Reduktion von Metallionen oder durch Laserablation. Die Nanokristalle werden durch gelöste Liganden stabilisiert, wobei die Größe der Nanokristalle durch die Konzentration der Liganden beeinflusst werden kann. Anschließend werden die Nanokristalle auf die Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht, beispielsweise nasschemisch durch Aufbringend der Lösung und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels. Alternativ können die Nanokristalle auch durch mechanische Zersetzung erzeugt werden, wobei das Metall mechanisch zerkleinert (beispielsweise mittels einer Kugelmühle) beziehungsweise zerrieben wird, bis einzelne Nanokristalle vorliegen, und dann auf die Oberfläche aufgebracht werden.

Die Bildung der Nanokristalle direkt auf der Oberfläche der Glasscheibe aus Metallatomen: dabei werden einzelne Metallatome auf der Oberfläche der Glasscheibe abgeschieden, welche dann migrieren und Atomaggregate bilden, die wiederum zu Nanokristallen wachsen. Bei höherer Flächenbelegung aggregieren wiederum einzelne Nanokristalle zu Nanokristall-Agglomeraten. Zur Abscheidung der einzelnen Atome eignen sich insbesondere vakuumbasierte Methoden wie die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), bevorzugt Kathodenzerstäubung („Sputtern“), besonders bevorzugt magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetron- Sputtern“). Diese Variante ist besonders vorteilhaft, weil die gleichen Methoden typischerweise auch für die Ausbildung von herkömmlichen kontinuierlichen Schichten verwendet werden. Der Glashersteller kann die Erzeugung der diskontinuierlichen Schicht also einfach in bereits bestehende Prozesse und Produktionslinien integrieren.

Es hat sich gezeigt, dass der Untergrund einen deutlichen Einfluss auf die Bildung der diskontinuierlichen Metallschicht hat. Dies gilt in besonderem Maße für den Fall, dass Atome abgeschieden werden und sich die Nanokristalle erst auf der Oberfläche der Glasscheibe bilden. Die Bildung homogener Schichten wird besonders dann begünstigt, wenn die darunterliegende Schicht einen ähnlichen oder geringeren Gitterabstand aufweist wie ein Kristall des entsprechenden Metalls. Demgegenüber wird die Bildung von Nanokristallen dann begünstigt, wenn die darunterliegende Schicht einen größeren Gitterabstand aufweist als das besagte Metall. Bevorzugt weist daher das unterste Schichtmodul der IR-reflektierenden Beschichtung eine dielektrische Schicht auf mit einem Gitterabstand, der größer ist als der Gitterabstand eines Kristalls des Metalls der metallischen Schicht. Der Gitterabstand der dielektrischen Schicht ist besonders bevorzugt um mindestens 50 pm größer als der Gitterabstand des Metallkristalls. Der Gitterabstand der dielektrischen Schicht beträgt vorteilhafterweise mehr als 410 pm, bevorzugt mehr als 460 pm, besonders bevorzugt mehr als 500 pm. Unter dem Gitterabstand wird der (mittlere) Abstand benachbarter Atomrümpfe im Kristallgitter bezeichnet. Im Falle von beispielsweise Silber beträgt der Gitterabstand etwa 408 pm. Die besagte dielektrische Schicht steht insbesondere mit der darüber befindlichen metallischen Schicht in direktem Kontakt, um den vorteilhaften Untergrundeffekt zu bewirken. Anders ausgedrückt ist die besagte dielektrische Schicht unmittelbar unter der darüber befindlichen metallischen Schicht angeordnet.

Das Migrationsverhalten hängt darüber hinaus auch von der Rauigkeit des Untergrunds ab, wobei durch einen raueren Untergrund die Bildung von lokalen Atomaggregaten und davon ausgehend die Bildung von Nanokristallen gegenüber der Ausbildung einer homogenen, kontinuierlichen Atomschicht begünstigt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das unterste Schichtmodul der IR-reflektierenden Beschichtung eine dielektrische Schicht auf Basis eines Nitrids auf. Nitride, insbesondere amorphe Nitride, haben häufig größere Gitterabstände als übliche Metalle und stellen einen rauen Untergrund bereit. Besonders gute Ergebnisse werden mit Aluminium-Nitrid (AIN; Gitterabstand etwa 498 pm) und Silizium-Nitrid (S13N4; Gitterabstand etwa 530 pm) erreicht, wobei Silizium-Nitrid besonders bevorzugt ist. Außerdem sind auch Silizium-Metall- Mischnitride vorteilhaft anwendbar, beispielswiese Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN). Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn die metallische Schicht auf Basis von Silber- Nanokristallen ausgebildet ist. Die dielektrische Schicht auf Basis eines Nitrids steht besonders bevorzugt in direktem Kontakt mit der darüber befindlichen metallischen Schicht, bildet also die oberste Schicht des Schichtmoduls. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht das unterste Schichtmodul ausschließlich aus der besagten dielektrischen Schicht auf Basis eines Nitrids und weist darüber hinaus keine weiteren Schichten auf. Solche weiteren Schichten sind nicht erforderlich, und der Schichtaufbau wird dadurch vorteilhaft einfach gestaltet. Der Gitterabstand und die Rauigkeit der Nitridschicht können auch durch die Prozessbedingungen beim Abscheiden beeinflusst werden, wobei beispielsweise durch Aufsputtern bei hohem Druck.

Die Dicke der besagten dielektrischen Schicht auf Basis eines Nitrids des untersten Schichtmoduls beträgt bevorzugt von 15 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 30 nm. In diesem Bereich wird eine vorteilhafte Rauigkeit erreicht, die Diffusion von Alkali- Ionen aus der Glasscheibe in die metallische Schicht verhindert und die Schicht wird bei einem nachgelagerten Biegeprozess, wie er bei Fahrzeugscheiben üblich ist, nicht durch Risse oder ähnliches beschädigt.

Weist die IR-reflektierende Beschichtung mehr als eine metallische Schicht auf, so gelten die vorstehenden Ausführungen zum untersten Schichtmodul bevorzugt für sämtliche Schichtmodule, die unterhalb einer metallischen Schicht angeordnet sind. Diese Schichtmodule weisen also bevorzugt eine Schicht auf Basis eines Nitrids (insbesondere Siliziumnitrid) auf, besonders bevorzugt als oberste Schicht (so dass die Nitridschicht mit der darüber befindlichen metallischen Schicht in direktem Kontakt steht), ganz besonders bevorzugt als einzige Schicht. Die Dicke der Nitridschicht beträgt bevorzugt von 15 nm bis 40 nm, insbesondere von 20 nm bis 30 nm.

Die Angabe von Schichtdicken beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die geometrische Dicke einer Schicht. Wird stattdessen die optische Dicke zur Charakterisierung angegeben, welche sich als Produkt der geometrischen Dicke mit dem Brechungsindex ergibt, so ist dies jeweils gesondert angegeben. Die angegebenen Werte für Brechungsindizes sind bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen.

Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von der Oberfläche der Glasscheibe, auf der die Beschichtung aufgebracht ist, entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter von der Oberfläche der Glasscheibe entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Das unterste Schichtmodul ist also dasjenige Schichtmodul mit dem geringsten Abstand zu besagter Oberfläche, und das oberste Schichtmodul ist dasjenige Schichtmodul mit dem größten Abstand zu besagter Oberfläche. Ebenso ist die unterste Schicht eines Schichtmoduls diejenige Schicht mit dem geringsten Abstand zu besagter Oberfläche, und die oberste Schicht eines Schichtmoduls ist diejenige Schicht mit dem größten Abstand zu besagter Oberfläche

Ist eine Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material, insbesondere im Wesentlichen aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen. Die genannten Materialien können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch abgeschieden sein, auch wenn hier der besseren Verständlichkeit halber stöchiometrische Summenformeln angegeben sind. Durch Dotierungen, beispielsweise Aluminium, Zirkonium, Titan oder Bor, können an sich dielektrische Materialien mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit versehen werden. Der Fachmann wird sie hinsichtlich Ihrer Funktion dennoch als dielektrische Schichten identifizieren, wie es im Bereich der dünnen Schichten üblich ist. Das Material der dielektrischen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit (Kehrwert des spezifischen Widerstands) von kleiner 10⁴ S/m auf.

Erfindungsgemäß weist das oberste Schichtmodul eine dielektrische Entspiegelungsschicht mit einem Brechungsindex von höchstens 1,7 auf, bevorzugt höchstens 1,6, beispielsweise von 1,4 bis 1,6, insbesondere ungefähr 1,5. Eine solche Entspiegelungsschicht weist antireflektierende Eigenschaften auf, so dass die Lichttransmission der IR-reflektierenden Beschichtung vorteilhaft erhöht wird. Außerdem hat sich gezeigt, dass mit einer solche Schicht die Farbwerte der beschichteten Scheibe gut einstellbar sind, so dass ein gewünschter Farbwert vorteilhaft realisierbar ist, insbesondere durch Anpassung der Schichtdicke. Die Entspiegelungsschicht ist bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid (S1O2) ausgebildet. Siliziumoxid weist einen geeigneten Brechungsindex und gute antireflektierende Eigenschaften auf und lässt sich gut mit üblichen Beschichtungsmethoden, insbesondere Kathodenzerstäubung, abscheiden. Die optische Dicke der Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 30 nm bis 120 nm, besonders bevorzugt von 45 nm bis 90 nm. Damit werden gute Entspiegelungseigenschaften erreicht. Im Falle von Siliziumoxid (Brechungsindex etwa 1,5) entspricht dies einer geometrischen Dicke von 20 nm bis 80 nm, bevorzugt von 30 nm bis 60 nm. Schichten dieser Dicke lassen sich gut mit üblichen Beschichtungsmethoden abscheiden, insbesondere durch Kathodenzerstäubung mit einer angemessenen Liniengeschwindigkeit. Bei deutlichen dickeren Schichten muss die Liniengeschwindigkeit soweit reduziert werden, dass sich die Geschwindigkeit des Herstellungsprozesses signifikant beeinträchtigt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist unterhalb der dielektrischen Entspiegelungsschicht des obersten Schichtmoduls eine dielektrische Barriereschicht angeordnet. Die Barriereschicht ist geeignet und dafür vorgesehen, die darunterliegende metallische Schicht oder metallischen Schichten vordem Einfluss von Sauerstoff zu schützen, einerseits während der Herstellung der Fahrzeugscheibe, insbesondere wenn eine Temperaturbehandlung erfolgt, beispielsweise im Rahmen eines Biegeprozesses, andererseits aber auch im fertigen Produkt, falls die Beschichtung auf einer exponierten Oberfläche befindlich ist. Die Barriereschicht weist bevorzugt einen höheren Brechungsindex auf als die Entspiegelungsschicht. Die Barriereschicht ist bevorzugt auf Basis eines Nitrids ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid. Alternativ kann die Barriereschicht beispielsweise auf Basis von AIN, einem Silizium-Metall-Mischnitrid wie SiZrN oder Zinnoxid (SnO) ausgebildet sein. Die Dicke der Barriereschicht beträgt bevorzugt von 10 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 40 nm. Damit werden gute Barriereeigenschaften erreicht und die Schicht wird bei einem nachgelagerten Biegeprozess nicht beschädigt.

Besonders bevorzugt ist die Barriereschicht die einzige Schicht des obersten Schichtmoduls unterhalb der Entspiegelungsschicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oberhalb der dielektrischen Entspiegelungsschicht des obersten Schichtmoduls eine dielektrische Deckschicht angeordnet. Die Deckschicht dient einerseits dem Schutz der darunter befindlichen Schichten. Andererseits wirkt sich die Deckschicht auf das optische Erscheinungsbild der Beschichtung aus und erlaubt insbesondere durch geeignete Wahl des Materials und der Schichtdicke die Einstellung der Farbe der Beschichtung. Die Deckschicht weist bevorzugt einen höheren Brechungsindex auf als die Entspiegelungsschicht.

Die Deckschicht ist bevorzugt auf Basis eines Nitrids ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid. Alternativ kann die Deckschicht beispielsweise auf Basis von AIN, einem Silizium-Metall-Mischnitrid wie SiZrN oder SnO ausgebildet sein. Die Dicke der Barriereschicht beträgt bevorzugt von 10 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 40 nm. Damit lassen sich ansprechende Farbeinstellungen erreichen und die Schicht wird bei einem nachgelagerten Biegeprozess nicht beschädigt. Im gebräuchlichen L*a*b*-Farbraum sollte für die Transmissionsfarbe -10 < a* < 2 und -15 < b* < 2 gelten, für die Reflektionsfarbe a* < 0.

Besonders bevorzugt ist die Deckschicht die einzige Schicht des obersten Schichtmoduls oberhalb der Entspiegelungsschicht.

Die IR-reflektierende Beschichtung kann optional mindestens eine metallische Blockerschicht enthalten. Die Blockerschicht kann Teil eines dielektrischen Schichtmoduls sein, wobei sie zwischen zwei dielektrischen Schichten angeordnet ist, oder zwischen einer diskontinuierlichen metallischen Schicht und dem darüberliegenden und/oder dem darunterliegenden dielektrischen Schichtmodul angeordnet sein, wobei sie mit der besagten diskontinuierlichen metallischen Schicht in direktem Kontakt steht. Bevorzugt weist zumindest das oberste dielektrische Schichtmodul eine metallische Blockerschicht auf oder zwischen dem obersten dielektrischen Schichtmodul und der direkt darunterliegenden diskontinuierlichen metallischen Schicht ist eine solche Blockerschicht angeordnet. Weist die Beschichtung mehr als eine diskontinuierliche metallische Schicht auf, enthält besonders bevorzugt jedes dielektrische Schichtmodul, welches direkt oberhalb einer diskontinuierlichen metallischen Schicht angeordnet ist, eine solche Blockerschicht oder es ist zwischen jeder diskontinuierlichen metallischen Schicht und dem direkt darüberliegenden Schichtmodul eine Blockerschicht angeordnet. Die metallische Blockerschicht ist bevorzugt auf Basis von Titan, Aluminium oder einer Nickel-Chrom-Legierung ausgebildet. Die Dicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt kleiner oder gleich 6 nm, beispielsweise von 2 nm bis 5 nm. Die metallischen Blockerschichten dienen insbesondere dem Schutz der darunterliegenden diskontinuierlichen metallischen Schichten vor Oxidation. Die Blockerschicht ist eine kontinuierliche Schicht. Einer der großen Vorteile der erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung ist ihre Korrosionsbeständigkeit, wodurch der Kontakt zur Atmosphäre nicht vermieden werden muss. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung steht die IR-reflektierende Beschichtung daher in direktem Kontakt zur Umgebung der Fahrzeugscheibe, also zur die Fahrzeugscheibe umgebenden Atmosphäre. Insbesondere steht die mindestens eine metallische Schicht mit der Umgebung in Kontakt. Dabei sind insbesondere zwei Varianten denkbar:

Die Beschichtung ist auf einer externen, gegenüber der Atmosphäre exponierten Oberfläche der Fahrzeugscheibe angeordnet. Ist die Fahrzeugscheibe eine Einzelglasscheibe, so ist dies eine ihrer Oberflächen. Ist die Fahrzeugscheibe als Verbundscheibe ausgebildet, die Glasscheibe also mit einer weiteren Scheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden, so ist die Beschichtung auf der von der Zwischenschicht abgewandten Oberfläche der Glasscheibe.

Die Fahrzeugscheibe ist als Verbundscheibe ausgebildet, die Glasscheibe also mit einer weiteren Scheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden. Die Beschichtung ist auf der internen, also der Zwischenschicht zugewandten Oberfläche der Glasscheibe angeordnet. Die Beschichtung erstreckt sich bis zur Seitenkante der Verbundscheibe, es liegt also kein unbeschichteter umlaufender Randbereich vor, wie es bei herkömmlichen Beschichtungen üblich ist. Ebenso ist ein umlaufender Randbereich der Beschichtung bevorzugt nicht durch eine beschichtungsfreie Linie (beispielsweise erzeugt durch Laserbearbeitung) vom Zentral bereich getrennt, was bei herkömmlichen Beschichtungen ebenfalls zur Verhinderung von Korrosion eingesetzt werden kann. Aufgrund der Abwesenheit eines unbeschichteten Randbereichs beziehungsweise einer beschichtungsfreien Linie im Randbereich kann die gesamte Fahrzeugscheibe der Durchsicht dienen, da der Randbereich nicht kaschiert werden muss. Die Verbundscheibe weist daher in einer besonders vorteilhaften keinen opaken Randbereich auf, beispielsweise ausgebildet durch einen Abdeckdruck aus einer eingebrannten Emaille oder durch einen opaken Randabschnitt der Zwischenschicht. Die Verbundscheibe ist ganz besonders bevorzugt eine Seitenscheibe, weil bei Seitenscheiben solche opaken Randbereiche nicht vorgesehen sind.

Die IR-reflektierende Beschichtung ist bevorzugt vollflächig auf der Oberfläche der Glasscheibe angeordnet, so dass die gesamte Oberfläche von der Glasscheibe bedeckt ist und keine Bereiche aufweist, welche nicht mit der Beschichtung versehen sind. Bei herkömmlichen metallischen Beschichtungen sind umlaufende unbeschichtete Randbereiche üblich oder durch eine unbeschichtete Linie vom Zentralbereich getrennte Randbereiche, um Korrosion zu verhindern. Ebenso sind bei herkömmlichen metallischen Beschichtungen sogenannte Datenübertragungsfenster üblich, typischerweise in Form von einer lokalen Strukturierung der Beschichtung durch unbeschichtete linienförmige Bereiche, welche mittels Laserbearbeitung eingebracht werden. Aufgrund der intrinsischen korrosionsbeständigen und gegenüber Hochfrequenzstrahlung transparenten Eigenschaften der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen metallischen Schichten sind solchen unbeschichteten Randbereiche oder entschichteten Linien nicht erforderlich und daher bevorzugt nicht vorhanden.

Die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung weist in bevorzugten Ausgestaltungen genau eine diskontinuierliche metallische Schicht (n= 1) oder genau zwei diskontinuierliche metallische Schichten (n= 2) auf. Damit werden für alle üblichen Anwendungen gute Ergebnisse hinsichtlich der IR-Reflexion erzielt, so dass weitere metallische Schichten nicht unbedingt erforderlich sind. Je wenige Schichten die Beschichtung umfasst, desto einfacher, schneller und kostengünstiger ist sie herstellbar.

Die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung genau eine diskontinuierliche metallische Schicht, die Zahl n beträgt also 1. Die Beschichtung umfasst dann ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe in der angegebenen Reihenfolge („von unten nach oben“): das erste/untere dielektrische Schichtmodul die metallische Schicht das zweite/obere dielektrische Schichtmodul.

Bevorzugt besteht die Beschichtung aus den genannten Schichten. Da die IR-reflektierende Wirkung bei nur einer einzelnen metallischen Schicht begrenzt ist, ist diese Ausgestaltung dann besonders vorteilhaft, wenn die Glasscheibe aus getöntem oder gefärbtem Glas besteht, welches seinerseits die Sonnenstrahlung (insbesondere Anteile im nahen IR-Bereich) bereits teilweise absorbiert. Ist die Fahrzeugscheibe eine Verbundscheibe, so kann die Glasscheibe alternativ auch aus Klarglas bestehen und die weitere Scheibe und/oder die thermoplastische Zwischenschicht getönt oder gefärbt sein.

Die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung genau zwei diskontinuierliche metallische Schicht, die Zahl n beträgt also 2. Die Beschichtung umfasst dann ausgehend von der Oberfläche der Glasscheibe in der angegebenen Reihenfolge („von unten nach oben“): ein erstes/unterstes dielektrisches Schichtmodul die erste metallische Schicht ein zweites/mittleres dielektrisches Schichtmodul die zweite metallische Schicht ein drittes/oberstes dielektrisches Schichtmodul.

Bevorzugt besteht die Beschichtung aus den genannten Schichten. Da durch die zwei metallischen Schichten die IR-reflektierende Wirkung erhöht wird, ist diese Ausgestaltung dann besonders vorteilhaft, wenn die Glasscheibe aus Klarglas besteht. Ist die Fahrzeugscheibe eine Verbundscheibe, so sind bevorzugt die weitere Scheibe und die thermoplastische Zwischenschicht ebenfalls klar und weder getönt noch gefärbt.

Unter einem Klarglas wird eine solche Glasscheibe verstanden, welche eine integrierte Lichttransmission nach ISO 9050 von mindestens 90% aufweist. Getönte oder gefärbte Glasscheiben weisen eine geringer integrierte Lichttransmission auf.

Die Glasscheibe ist bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas gefertigt, was für Fensterscheiben im Gebäude- und Fahrzeugbereich üblich ist. Grundsätzlich kann sie aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas oder Aluminosilikatglas. Selbiges gilt für die weitere Scheibe, falls die Fahrzeugscheibe eine Verbundscheibe ist. Die Dicke der Glasscheibe kann den Erfordernissen im Anwendungsfall entsprechend frei gewählt werden. Typischerweise liegt die Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere von 1 mm bis 5 mm.

Die Fahrzeugscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Fahrzeugscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn sie als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugscheibe, wobei eine transparente Glasscheibe bereitgestellt wird und eine IR-reflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht wird. Die IR-reflektierende Beschichtung umfasst n metallische Schichten und (n+1) dielektrische Schichtmodule, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist. Die Schichtmodule werden als dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen ausgebildet. Die Schichtmodule und die metallischen Schichten werden alternierend angeordnet, so dass jede metallische Schicht zwischen Schichtmodulen angeordnet ist. Jede metallische Schicht wird als diskontinuierliche Schicht aus Metall- Nanokristallen ausgebildet, welche Bereiche aufweist, die mit Metall-Nanokristallen belegt sind, sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen belegt sind. Das oberste Schichtmodul wird derart ausgebildet, dass es eine dielektrische Entspiegelungsschicht mit einem Brechungsindex von höchstens 1 ,7 aufweist.

Die dielektrischen Schichtmodule werden bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die Scheibenoberfläche aufgebracht beziehungsweise abgeschieden, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Grundsätzlich können die Schichtmodule aber auch beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), beispielsweise plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD), durch Aufdampfen oder durch Atomlagenabscheidung (atomic layerdeposition, ALD) aufgebracht werden.

Die metallischen Schichten werden ebenfalls bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die Scheibenoberfläche (beziehungsweise das darunterliegende Schichtmodul) aufgebracht beziehungsweise abgeschieden, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Dabei werden einzelne Metallatome auf die Oberfläche aufgebracht, welche dann migrieren und sich zu Aggregaten und schließlich Nanokristallen zusammenschließen. Durch geeignete Wahl der Prozessbedingungen kann die Bildung von kontinuierlichen Dünnschichten verhindert und die Bildung von Nanokristallen begünstigt werden. Dazu gehören ein hoher Druck und eine geringe Abscheiderate (geringe Spannung). Diese Effekte sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus S. Sardana et al. , Applied Surface Science 347 (2015) S. 651- 656 oder P. Asanithi et al., Journal of Nanomaterials (2012) (Article ID 963609). Die im Einzelfall erforderlichen Prozessbedingungen können vom Fachmann durch einfache Vorversuche und/oder Simulationen ermittelt werden.

Die Nanokristallen können alternativ aber auch beispielsweise in Lösung erzeugt werden und dann zur diskontinuierlichen metallischen Schicht auf der Oberfläche der Glasscheibe abgeschieden werden, wie vorstehend bereits beschrieben wurde.

Nach dem Aufbringen der IR-reflektierenden Beschichtung kann die Glasscheibe einem Biegeprozess unterzogen werden, um sie in eine zylindrisch oder sphärisch gebogene Form zu bringen, wie es für Fahrzeugscheiben üblich ist, insbesondere für Fahrzeugscheiben von Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Zum Biegen wird die Glasscheibe durch Erhitzen erweicht, so dass sie plastische formbar wird, und dann durch an sich bekannte Methoden, beispielsweise Schwerkraftbiegen, Pressbiegen und/oder Saugbiegen, geformt. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise von 500°C bis 700°C.

Soll die Fahrzeugscheibe als Verbundscheibe ausgebildet werden, so wird die beschichtete und gebogene Glasscheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht mit einer weiteren Scheibe, insbesondere Glasscheibe verbunden. Hierbei kommen an sich bekannte Laminationsverfahren zum Einsatz, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung der Scheiben über die Zwischenschicht erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.

Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe als Fensterscheibe eines Fortbewegungsmittels zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, insbesondere eines Flugzeugs oder Hubschraubers, eines Schiffs, eines Schienenfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens, eines Busses oder eines land- oder bauwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs. Die Fahrzeugscheibe kann dabei als Windschutzscheibe, Seitenscheibe, Heckscheibe oder Dachscheibe verwendet werden.

Die Fahrzeugscheibe kann als monolithische Einzelglasscheibe ausgebildet sein, insbesondere als thermisch vorgespannte Einzelglasscheibe (sogenanntes Einscheibensicherheitsglas, ESG). Solche Einzelglasscheibe sind insbesondere als Seitenscheibe und Heckscheiben gebräuchlich.

Die Fahrzeugscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Eine Einzelglasscheibe weist eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Einzelglasscheibe angeordnet, wo sie den Energieeintrag durch Sonnenstrahlung in das Fahrzeug besonders wirkungsvoll reduziert und geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist als auf der außenseitigen Oberfläche. Sie kann aber grundsätzlich auch auf der außenseitigen Oberfläche angeordnet sein.

Die Fahrzeugscheibe kann alternativ als Verbundscheibe ausgebildet sein, wobei die beschichtete Glasscheibe mit einer weiteren Scheibe (insbesondere Glasscheibe) über eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden ist (sogenanntes Verbundsicherheitsglas, VSG). Solche Verbundscheibe sind insbesondere als Windschutzscheibe und Dachscheibe gebräuchlich, zunehmend aber auch als Seitenscheibe und Heckscheiben.

Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Zwischenschicht ist durch zumindest eine Lage thermoplastischen Materials gebildet. Die Zwischenschicht kann aus dieser einen Lage thermoplastischen Materials bestehen und beispielsweise aus eine einzelnen Polymerfolie oder Gießharzschicht ausgebildet sein. Die Zwischenschicht kann aber auch mehrere Lagen thermoplastischen Materials umfassen und beispielsweise aus mehreren flächig übereinander angeordneten Polymerfolien ausgebildet sein. Die mindestens eine Polymerfolie ist enthält bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Dicke der Polymerfolie beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.

Die erfindungsgemäße Glasscheibe mit der IR-reflektierenden Beschichtung kann als Außenscheibe oder als Innenscheibe der Verbundscheibe eingesetzt werden, wobei die IR- reflektierende Beschichtung auf der außenseitigen oder der innenraumseitigen Oberfläche angeordnet sein kann.

Ist die erfindungsgemäße Glasscheibe die Außenscheibe, so ist die Beschichtung bevorzugt auf der (der Zwischenschicht zugewandten) innenraumseitigen Oberfläche angeordnet, da sie auf der exponierten außenseitigen Oberfläche hohen mechanischen und chemischen Belastungen im Einsatz ausgesetzt ist.

Ist die erfindungsgemäße Glasscheibe die Innenscheibe, so ist die Beschichtung bevorzugt auf der (von der Zwischenschicht abgewandten und exponierten) innenraumseitigen Oberfläche angeordnet oder auf der (der Zwischenschicht zugewandten) außenseitigen Oberfläche.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen IR- reflektierende Beschichtung auf einer Glasscheibe,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen IR- reflektierende Beschichtung auf einer Glasscheibe,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen metallischen Schicht auf einer Glasscheibe,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen metallischen Schicht auf einer Glasscheibe,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen metallischen Schicht auf einer Glasscheibe,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen diskontinuierlichen metallischen Schicht auf einer Glasscheibe,

Fig. 9 ein optisches Transmissionsspektrum zweier erfindungsgemäßer Beispiele und eines Vergleichsbeispiels,

Fig. 10 ein optisches Transmissionsspektrum zweier erfindungsgemäßer Beispiele und zweier Vergleichsbeispiele,

Fig. 11 ein Spektrum der Hochfrequenztransmission zweier erfindungsgemäßer Beispiele und zweier Vergleichsbeispiele.

Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe. Die Fahrzeugscheibe ist beispielhaft als Seitenscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen. Sie umfasst eine einzelne Glasscheibe 1 aus thermisch vorgespanntem Kalk-Natron Glas mit einer Dicke von 3,5 mm. Die Glasscheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche I auf, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche II, welche in Einbaulage dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Die innenraumseitige Oberfläche n ist vollständig mit einer erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung 20 versehen.

Beide Oberflächen I, II einer solchen Einzelglasscheibe sind exponiert, haben also Kontakt zur Atmosphäre. Sie könnten mit herkömmlichen, korrosionsanfälligen IR-reflektierenden Beschichtungen nicht beschichtet werden. Da die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung nicht korrosionsanfällig ist, ist eine solche Beschichtung problemlos möglich.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe. Die Fahrzeugscheibe ist als Verbundscheibe ausgebildet, wobei eine Glasscheibe 1 über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 mit einer weiteren Scheibe 2 verbunden ist. Die Glasscheibe 1 ist als Außenscheibe vorgesehen, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Die weitere Scheibe 2 ist als Innenscheibe vorgesehen, welche in Einbaulage dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Die Glasscheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche I und eine innenraumseitige Oberfläche II auf. Die weitere Scheibe 2 weist ebenfalls eine außenseitige Oberfläche III und eine innenraumseitige Oberfläche IV auf. Die Glasscheibe 1 und die weitere Scheibe 2 bestehen beispielhaft aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 2, 1 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht 3 ist beispielhaft aus einer Folie auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB) mit einer Dicke von 0,76 mm ausgebildet. Die Fahrzeugscheibe ist beispielhaft als Seitenscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen.

Die innenraumseitige Oberfläche II der Glasscheibe 1 ist vollständig mit einer erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung 20 versehen. An den Seitenkanten der Fahrzeugscheibe hat diese Beschichtung 20 Kontakt zur Atmosphäre. Bei herkömmlichen, korrosionsanfälligen IR-reflektierenden Beschichtungen war es nötig, einen unbeschichteten Randbereich vorzusehen, um diesen Kontakt zur Atmosphäre zu verhindern. Da die Seitenkante der Beschichtung dadurch optische auffällig war, musste sie in einem opaken Randbereich der Fahrzeugscheibe versteht werden. Da Seitenscheiben typischerweise nicht über einen solchen opaken Randbereich verfügen, war es nicht ohne weiteres möglich, sie mit Beschichtungen zu versehen.

Die erfindungsgemäße IR-reflektierende Beschichtung ist nicht korrosionsanfällig. Ein unbeschichteter Randbereich, der hinter einem opaken Bereich versteckt werden müsste, ist daher nicht erforderlich. Dadurch können auch Seitenscheiben mit einer erfindungsgemäßen IR-reflektierende Beschichtung versehen werden. Die dargestellte Ausgestaltung ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Die erfindungsgemäße beschichtete Glasscheibe 1 kann alternativ auch als Innenscheibe der Verbundscheibe eingesetzt werden statt als Außenscheibe. Es kann auch eine exponierte, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Verbundscheibe mit der IR-reflektierenden Beschichtung 20 versehen sein statt einer der Zwischenschicht 3 zugewandten Oberfläche.

Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung 20 auf einer Glasscheibe 1. Die Beschichtung 20 besteht aus einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1 auf der Oberfläche der Glasscheibe 1 , einer diskontinuierlichen metallischen Schicht 21 auf dem ersten dielektrischen Schichtmodul M1 und einem zweiten dielektrischen Schichtmodul M2 auf der metallischen Schicht 21.

Das erste Schichtmodul M1 besteht aus einer einzigen dielektrische Schicht 22 auf Basis von Siliziumnitrid und einer Dicke von 20 nm. Die Schicht 22 stellt einen rauen Untergrund für die metallische Schicht 21 bereit, so dass die Ausbildung von Nanokristallen begünstigt wird.

Die metallische Schicht 21 ist eine Schicht aus Silber-Nanokristallen. Sie umfasst belegte Bereiche, welche mit den Nanokristallen belegt sind, und unbelegte Bereiche, welche nicht mit Nanokristallen belegt sind. Lediglich der Einfachheit sind die unbelegten Bereiche als Lücken im Schichtaufbau dargestellt. In der Realität werden diese Lücken durch das Material der darüberliegenden Schicht befüllt. Die Schichtdicke der metallischen Schicht 21 beträgt beispielsweise 5 nm.

Das zweite Schichtmodul M2 besteht aus einer dielektrischen Schichtenfolge: auf der metallischen Schicht ist eine Barriereschicht 23 aufgebracht, darüber eine Entspiegelungsschicht 24 und darüber eine Deckschicht 25. Die Barriereschicht 23 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (S13N4) mit einer Dicke von 30 nm ausgebildet. Sie verhindert die Oxidation der darunterliegenden metallischen Schicht 21, insbesondere während der Herstellung der Beschichtung mittels Magnetron-Sputtern. Die Entspiegelungsschicht 24 ist auf Basis von Siliziumoxid (S1O2) mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet. Sie versieht die Beschichtung 20 mit einer Antireflexionswirkung, so dass die Lichttransmission verbessert wird. Die Deckschicht 25 ist auf Basis von Siliziumnitrid mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet. Sie erlaubt die Einstellung der Farbwirkung der Beschichtung 20. Der dargestellte und beschriebene Schichtaufbau entspricht demjenigen des Beispiels 3. Er ist lediglich beispielhaft zu verstehen. So ist es ebenso möglich, dass das zweite dielektrische Schichtmodul M2 nur eine einzige Schicht umfasst, oder dass das erste dielektrische Schichtmodul M1 mehr als eine Schicht umfasst.

Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung 20 auf einer Glasscheibe 1. Die Beschichtung 20 besteht aus einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1 auf der Oberfläche der Glasscheibe 1, einer ersten diskontinuierlichen metallischen Schicht 21.1 auf dem ersten dielektrischen Schichtmodul M1, einem zweiten dielektrischen Schichtmodul M2 auf der ersten metallischen Schicht 21.1, einer zweiten diskontinuierlichen metallischen Schicht 21.2 auf dem zweiten dielektrischen Schichtmodul M2 und einem dritten dielektrischen Schichtmodul M3 auf der zweiten metallischen Schicht 21.2.

Das erste Schichtmodul M1 und das zweite Schichtmodul M2 bestehen jeweils aus einer einzigen dielektrische Schicht 22.1 , 22.2 auf Basis von Siliziumnitrid und einer Dicke von 20 nm. Die Schichten 22.1, 22.2 stellen einen rauen Untergrund für die jeweils darüber befindliche metallische Schicht 21.1 , 21.2 bereit, so dass die Ausbildung von Nanokristallen begünstigt wird.

Die metallischen Schichten 21.1, 21.2 sind diskontinuierliche Schichten aus Silber- Nanokristallen mit einer Schichtdicke von beispielsweise jeweils 5 nm.

Das dritte Schichtmodul M3 besteht aus einer dielektrischen Schichtenfolge: auf der metallischen Schicht 22.2 ist eine Barriereschicht 23 aufgebracht, darüber eine Entspiegelungsschicht 24 und darüber eine Deckschicht 25. Die Barriereschicht 23 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid mit einer Dicke von 30 nm ausgebildet. Die Entspiegelungsschicht 24 ist auf Basis von Siliziumoxid mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet. Die Deckschicht 25 ist auf Basis von Siliziumnitrid mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet.

Der dargestellte und beschriebene Schichtaufbau entspricht demjenigen des Beispiels 4. Auch er ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Figur 5 zeigt schematisch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen metallischen Schicht 21 aus Metall-Nanokristallen 4 auf einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1, welches wiederum auf einer Glasscheibe 1 abgeschieden ist. Die Ausgestaltung stellt den Grenzfall geringer Flächenbelegung dar. Es liegen isolierte Bereiche vor, welche mit Nanokristallen 4 belegt sind. Diese Bereiche sind jeweils entweder mit einem einzelnen Nanokristall 4 oder mit einem Agglomerat mehrerer Nanokristalle 4 belegt. Daneben liegt ein zusammenhängender unbelegter Bereich ohne Nanokristalle 4 vor. Dieser trennt die isolierten belegten Bereiche voneinander.

Figur 6 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen metallischen Schicht 21 aus Metall-Nanokristallen 4 auf einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1, welches wiederum auf einer Glasscheibe 1 abgeschieden ist. Die Ausgestaltung stellt den Grenzfall hoher Flächenbelegung dar. Es liegt ein zusammenhängender Bereich vor, der mit einem Agglomerat von Nanokristallen 4 belegt ist. Darin liegen isolierte unbelegte Bereiche ohne Nanokristalle 4 vor, welche von dem belegten Bereich voneinander getrennt sind.

Es sind auch Mischungen und Abwandlungen der Grenzfälle der Figuren 5 und 6 möglich. So zeigt Figur 7 schematisch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen metallischen Schicht 21 aus Metall-Nanokristallen 4 auf einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1, welches wiederum auf einer Glasscheibe 1 abgeschieden ist. Es liegen mehrere Großbereiche vor, die jeweils gemäß dem Grenzfall hoher Flächenbelegung ausgebildet sind mit einem zusammenhängenden Bereich, der mit einem Agglomerat von Nanokristallen 4 belegt ist, worin „Inseln“ unbelegter Bereiche ausgebildet sind. Die Großbereiche sind wiederum durch unbelegte Bereiche voneinander getrennt.

Figur 8 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen metallischen Schicht 21 aus Metall-Nanokristallen 4 auf einem ersten dielektrischen Schichtmodul M1, welches wiederum auf einer Glasscheibe 1 abgeschieden ist. Die Ausgestaltung basiert auf dem Grenzfall hoher Flächenbelegung aus Figur6. Innerhalb einigen der unbelegten Bereiche sind zusätzlich Bereiche vorhanden, welche mit einem einzelnen Nanokristall 4 oder einem Agglomerat mehrerer Nanokristalle 4 belegt sind. Beispiele

Im Folgenden werden Beobachtungen beschrieben, die an einer Reihe von erfindungsgemäßen Fahrzeugscheiben gemacht wurden. Die Fahrzeugscheiben waren jeweils als eine einzelne Glasscheibe 1 aus Kalk-Natron-Glas ausgebildet, welche mit einer erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Beschichtung 20 versehen waren. Die Schichtenfolgen, Materialien und Schichtdicken können den folgenden Tabellen 1 bis 3 entnommen werden. Sämtliche Schichten wurde durch Magnetron-Sputtern erzeugt. Die Ausbildung der Nanokristalle wurde durch geeignete Prozessbedingungen begünstigt, insbesondere durch einen hohen Druck und eine geringe Abscheiderate.

Tabelle 1: Beispiele 1 und 2

Die Beispiele 1 und 2 unterschieden sich durch die Flächenbelegung der Silber (Ag)- Nanokristalle der metallischen Schicht 21. In Beispiel 1 war sie gemäß dem Grenzfall geringer Flächenbelegung in Form von „Inseln“ isolierter belegter Bereiche ausgebildet (vgl. Figur 5). In Beispiel 2 war sie (zumindest annähernd) gemäß dem Grenzfall hoher Flächenbelegung als zusammenhängender belegter Bereich mit einem Agglomerat von Nanopartikeln ausgebildet, von welchem isolierte „Inseln“ unbelegter Bereiche umschlossen waren (vgl. Figur 5). Die Flächenbelegung wurde durch Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert und beurteilt. Mit „zumindest annähernd“ ist gemeint, dass die Korrosionsbeständigkeit Anlass zur Vermutung geben kann, dass das Agglomerat von Nanopartikeln weitere Unterbrechungen aufwies und daher kein vollständig zusammenhängender belegter Bereich vorhanden war, auch wenn diese Unterbrechungen mikroskopisch nicht beobachtet werden konnte. Tabelle 2: Beispiel 3

Das getönte Glas wies eine Lichttransmission von 80,5% auf.

Tabelle 3: Beispiel 4

In den Beispielen 3 und 4 waren die metallischen Schichten (zumindest annähernd) gemäß dem Grenzfall hoher Flächenbelegung als zusammenhängender belegter Bereich mit einem Agglomerat von Nanopartikeln ausgebildet, von welchem isolierte „Inseln“ unbelegter Bereiche umschlossen waren (vgl. Figur 5). Die erfindungsgemäßen Fahrzeugscheiben der Beispiele 1 bis 4 wurden mit Vergleichsbeispielen verglichen.

Vergleichsbeispiel 1 war eine klare Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 2,1 mm ohne eine Beschichtung. Vergleichsbeispiel 2 war eine klare Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 2,1 mm, auf welche eine Beschichtung nach Art der Beispiele 1 und 2 aufgebracht war, wobei allerdings die metallische Schicht nicht aus Nanokristallen ausgebildet war, sondern als kontinuierliche Schicht mittels Magnetron-Sputtern aufgebracht war. Die Schichtenfolge lautete:

Glas (klar) (2,1 mm) / Si₃N₄ (30 nm) / Ag (12 nm) / Si₃N₄ (30 nm)

Vergleichsbeispiel 3 war eine klare Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von XXX, wobei eine komplexere IR-reflektierende Beschichtung aufgebracht war. Solche Beschichtungen sind auf herkömmlichen Fahrzeugscheiben gebräuchlich. Die Beschichtung weist zwei kontinuierliche metallische Schichten zwischen dielektrischen Schichtmodulen auf. Die Schichtenfolge lautete:

Glas (klar) (2,1 mm) / Si₃N₄ (25 nm) / ZnO (10 nm) / NiCr (0,3 nm) / Ag (8 nm) / NiCr (0,3 nm) / ZnO (5 nm) / Si₃N₄ (10 nm) / SiZrN (15 nm) / Si₃N₄ (33 nm) / SiZrN (9 nm) / ZnO (6 nm) / NiCr (0,3 nm) / Ag (8 nm) / NiCr (0,3 nm) / ZnO (10 nm) / Si₃N₄ (20 nm)

Lichttransmission und Wärmeeintrag

Figur 9 zeigt Transmissionsspektren im sichtbaren, nahen UV- und nahen IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums der Beispiele 1 und 2 sowie des Vergleichsbeispiels 2. In diesen Fällen wies die Beschichtung dieselben dielektrischen Schichtmodule M1, M2 auf, unterschieden sich aber in der Ausgestaltung der metallischen Schicht 21 (Beispiel 1 : diskontinuierlich nach dem Grenzfall geringer Flächenbelegung, Beispiel 2: diskontinuierlich nach dem Grenzfall hoher Flächenbelegung, Vergleichsbeispiel 2: kontinuierlich). Die Spektren sind auf 1 normiert, wobei 1 einer Transmission von 100 % entspricht. Es ist zu erkennen, dass sich die Transmissionsspektren nicht nur quantitativ, sondern auf qualitativ hinsichtlich des Verlaufs deutlich unterscheiden. Dies kann genutzt werden, um die Ausbildung einer diskontinuierlichen Schicht zu verifizieren, beispielsweise im Rahmen von Vorversuchen zur Einstellung der Prozessbedingungen beim Magnetron-Sputtern. Mit der kontinuierlichen und deutlichen dickeren Silberschicht des Vergleichsbeispiels 2 wird eine etwas bessere Abschirmung von IR-Strahlung erreicht als mit den diskontinuierlichen, dünneren Silberschichten. In Beispiel 2 wird wiederum eine bessere Abschirmung von IR- Strahlung erreicht als in Beispiel 1, was auf die höhere Flächenbelegung mit Silber- Nanokristallen zurückzuführen ist.

Figur 10 zeigt Transmissionsspektren im sichtbaren, nahen UV- und nahen IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums der Beispiel 3 und 4 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 3. Das Beispiel 3 unterscheidet sich von den Beispielen 1 und 2 durch optimierte Schichtmodule M1, M2, das Beispiel 4 darüber hinaus durch die Anwesenheit einer zusätzlichen diskontinuierlichen Silberschicht. In Beispiel 3 wurde eine getönte Glasscheibe 1 verwendet, in allen anderen Fällen eine klare Glasscheibe 1. Es ist zu erkennen, dass beide erfindungsgemäßen Beispiele eine deutliche Abschirmung gegenüber IR-Strahlung erreichen, wobei die Transmission im sichtbaren Spektralbereich vergleichsweise hoch ist.

Tabelle 4 vergleicht den TTS-Wert, die Lichttransmission und die Lichtreflexion der Beispiele 1 bis 4 sowie der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Dabei stehen RL für die integrierte Lichtreflexion und TL für die integrierte Lichttransmission (nach ISO 9050, Lichtquelle D65). Der

Einstrahlwinkel betrug 2°, der Beobachtungswinkel 8°. TTS steht für die insgesamt eingestrahlte Sonnenenergie gemessen nach ISO 13837, und ist ein Maß für den Wärmeeintrag und damit den thermischen Komfort im Fahrzeug. Die erfindungsgemäßen Beispiele führen zu einer deutlichen Verringerung des Wärmeeintrags im Vergleich zu einer unbeschichteten Glasscheibe (Vergleichsbeispiel 1). Die höhere Flächenbelegung des

Beispiels 2 führt zu einer geringeren Lichttransmission im Vergleich zu Beispiel 1. Mit den optimierten Beispielen 3 und 4 kann ein sehr guter TTS-Wert erreicht werden, der mit demjenigen des Vergleichsbeispiels 3 vergleichbar ist. Bei einer getönten Glasscheibe 1 war hierfür eine IR-reflektierende Beschichtung 20 mit nur einer diskontinuierlichen Silberschicht nötig (Beispiel 3), bei einer klaren Glasscheibe 1 eine IR-reflektierende Beschichtung 20 mit zwei diskontinuierlichen Silberschichten (Beispiel 4).

Tabelle 4

Dämpfung von Hochfrequenzstrahlung

Figur 11 zeigt das Dämpfungsverhalten gegenüber Hochfrequenzstrahlung für die Beispiele 1 und 2 sowie die Vergleichsbeispiele 1 und 3. Die erfindungsgemäßen Beispiele zeigen dabei ein Verhalten, dass von einer unbeschichteten Glasscheibe (Vergleichsbeispiel 1) nicht zu unterschieden ist. Dagegen dämpft die Beschichtung nach Vergleichsbeispiel 3 mit den kontinuierlichen Silberschichten das Signal deutlich. Es ist bei solchen Beschichtungen daher üblich, sogenannte Datenübertragungsfenster durch beschichtungsfreie Linien auszubilden, um die Übermittlung beispielsweise von Antennensignalen zu ermöglichen. Darauf kann bei den erfindungsgemäßen Beispielen mit den diskontinuierlichen Silberschichten verzichtet werden.

Korrosionsbeständigkeit

Das Korrosionsverhalten wurde an den Beispielen 1 und 2 und am Vergleichsbeispiel 2 untersucht. Dazu wurden die Proben in normaler Umgebungsatmosphäre erhitzt und gelagert und ihr Korrosionszustand durch Sichtprüfung bestimmt. Nach 3 Tagen war die kontinuierliche Silberschicht des Vergleichsbeispiels 2 vollständig durchkorrodiert. Dagegen zeigten die erfindungsgemäßen Beispiele mit den diskontinuierlichen Silberschichten auch nach 60 Tagen keine Anzeichen von Korrosion. Die erfindungsgemäßen Beschichtungen sind also auch für Anwendungen geeignet, bei denen sie Kontakt zur Atmosphäre haben (beispielsweise auf exponierten Oberflächen oder innerhalb einer Verbundscheibe ohne unbeschichteten Randbereich). Bezugszeichenliste:

(1) Glasscheibe

(2) weitere Scheibe (3) thermoplastische Zwischenschicht

(4) Nanokristall

(20) elektrisch leitfähige Beschichtung

(21) diskontinuierliche metallische Schicht

(21.1), (21.2) 1., 2. diskontinuierliche Schicht (M1) erstes dielektrisches Schichtmodul

(M2) zweites dielektrisches Schichtmodul

(M3) drittes dielektrisches Schichtmodul

(22) dielektrische Schicht

(22.1), (22.2) 1., 2. dielektrische Schicht

(23) dielektrische Blockerschicht

(24) dielektrische Entspiegelungsschicht

(25) dielektrische Deckschicht

(I) außenseitige Oberfläche der Glasscheibe 1

(II) innenraumseitige Oberfläche der Glasscheibe 1

(III) außenseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 2

(IV) innenraumseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 2

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugscheibe, umfassend mindestens eine transparente Glasscheibe (1 ) und eine I R- reflektierende Beschichtung (20) auf einer Oberfläche (II) der Glasscheibe (1), wobei die IR-reflektierende Beschichtung (20) n metallische Schichten (21; 21.1, 21.2) und (n+1) dielektrische Schichtmodule (M1, M2, M3) umfasst, wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) als dielektrische Schichten (22) oder Schichtenfolgen (23, 24, 25) ausgebildet sind und wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) und die metallischen Schichten (21; 21.1, 21.2) alternierend angeordnet sind, so dass jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) zwischen zwei Schichtmodulen (M1, M2, M3) angeordnet ist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) als diskontinuierliche Schicht aus Metall- Nanokristallen (4) ausgebildet ist, welche Bereiche aufweist, die mit Metall-Nanokristallen (4) belegt sind, sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen (4) belegt sind, wobei das oberste Schichtmodul (M2; M3) eine dielektrische Entspiegelungsschicht (24) mit einem Brechungsindex von höchstens 1,7 aufweist.

2. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1, wobei das unterste Schichtmodul (M1) eine dielektrische Schicht (22) mit einem Gitterabstand von mehr als 410 nm aufweist, welche mit der darüber befindlichen metallischen Schicht (21; 21.1, 21.2) in direktem Kontakt steht, bevorzugtauf Basis eines Nitrids, besonders bevorzugtauf Basis von Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder Silizium-Metall-Mischnitrid.

3. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 2, wobei die dielektrische Schicht (22) eine Dicke von 15 nm bis 40 nm aufweist.

4. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dielektrische Entspiegelungsschicht (24) auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet ist. 5. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Entspiegelungsschicht

(24) eine optische Dicke von 30 nm bis 120 nm aufweist.

6. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das oberste Schichtmodul (M2; M3) unterhalb der dielektrischen Entspiegelungsschicht (24) eine dielektrische Barriereschicht (23) auf Basis eines Nitrids aufweist, bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid.

7. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das oberste Schichtmodul (M2; M3) oberhalb der dielektrischen Entspiegelungsschicht (24) eine dielektrische Deckschicht (25) auf Basis eines Nitrids aufweist, bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid.

8. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Barriereschicht (23), sofern vorhanden, und die Deckschicht (25), sofern vorhanden, eine Dicke von 10 nm bis 50 nm aufweisen.

9. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die IR-reflektierende Beschichtung (20) in direktem Kontakt zur Umgebung der Fahrzeugscheibe steht.

10. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Metall-Nanokristalle (4) Silber-, Gold-, Aluminium- oder Kupfer-Nanokristalle sind.

11. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Zahl n 1 beträgt und die Glasscheibe (1) aus getöntem oder gefärbtem Glas besteht.

12. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Zahl n 2 beträgt und die Glasscheibe (1) aus Klarglas besteht.

13. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugscheibe, wobei

- eine transparente Glasscheibe (1) bereitgestellt wird,

- eine IR-reflektierende Beschichtung (20) auf einer Oberfläche (II) der Glasscheibe (1) aufgebracht wird, welche n metallische Schichten (21; 21.1, 21.2) und (n+1) dielektrische Schichtmodule (M1, M2, M3) umfasst, wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) als dielektrische Schichten (22) oder Schichtenfolgen (23, 24, 25) ausgebildet werden und wobei die Schichtmodule (M1, M2, M3) und die metallischen Schichten (21; 21.1, 21.2) alternierend angeordnet werden, so dass jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) zwischen Schichtmodulen (M1, M2, M3) angeordnet ist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1 ist, wobei jede metallische Schicht (21; 21.1, 21.2) als diskontinuierliche Schicht aus Metall-Nanokristallen (4) ausgebildet wird, welche Bereiche aufweist, die mit Metall- Nanokristallen (4) belegt sind, sowie Bereiche, die nicht mit Nanokristallen (4) belegt sind, und wobei das oberste Schichtmodul (M2; M3) eine dielektrische

Entspiegelungsschicht (24) mit einem Brechungsindex von höchstens 1,7 aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die metallischen Schichten (21; 21.1, 21.2) und die dielektrischen Schichtmodule (M1, M2, M3) mittels magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung abgeschieden werden. 15. Verwendung einer Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Fensterscheibe eines Fortbewegungsmittels zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, bevorzugt als Windschutzscheibe, Seitenscheibe, Heckscheibe oder Dachscheibe, insbesondere als Seitenscheibe.