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SUBSTRAT MUNI D'UN EMPILEMENT A COUCHE METALLIQUE PARTIELLE,
VITRAGE, UTILISATION ET PROCEDE
L'invention concerne un substrat transparent notamment en un matériau
rigide minéral comme le verre, ledit substrat étant revêtu d'un empilement
de couches minces comprenant une ou plusieurs couches fonctionnelles
pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge de
grande longueur d'onde.
L'invention concerne plus particulièrement un substrat, notamment un
substrat verrier transparent, muni d'un empilement de couches minces
comportant une alternance de - n couches fonctionnelles métalliques,
notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique
contenant de l'argent, et de - (n + 1) revêtements antireflet, avec n nombre
entier 1, de manière à ce que la ou chaque couche fonctionnelle soit
disposée entre deux revêtements antireflet. Chaque revêtement antireflet
comporte au moins une couche antireflet et chaque revêtement étant, de
préférence, composé d'une pluralité de couches, dont une couche au moins,
voire chaque couche, est une couche antireflet. La notion de couche
antireflet est ici synonyme de celle de couche diélectrique ; la notion de
couche diélectrique étant utilisée surtout par opposition à la notion de
couche fonctionnelle métallique, qui par sa nature métallique ne peut pas
être diélectrique.
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation de tels substrats
pour fabriquer des vitrages d'isolation thermique et/ou de protection solaire.
Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les
véhicules, en vue notamment de diminuer l'effort de climatisation et/ou
d'empêcher une surchauffe excessive (vitrages dits - de contrôle solaire )
et/ou diminuer la quantité d'énergie dissipée vers l'extérieur (vitrages dits
- bas émissifs ) entraînée par l'importance toujours croissante des surfaces
vitrées dans les bâtiments et les habitacles de véhicules.
Ces substrats peuvent en particulier être intégrés dans des dispositifs
électroniques et l'empilement peut alors servir d'électrode pour la
conduction d'un courant (dispositif éclairant, dispositif d'affichage, panneau
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photovoltaïque, vitrage électrochrome, ...) ou peuvent être intégrés dans des
vitrages présentant des fonctionnalités particulières, comme par exemple des
vitrages chauffants.
Un type d'empilement de couches connu pour conférer aux substrats de
telles propriétés est constitué d'une couche métallique fonctionnelle à
propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire,
notamment une couche fonctionnelle métallique à base d'argent ou d'alliage
métallique contenant de l'argent ou complètement en argent.
Dans ce type d'empilement, la couche métallique fonctionnelle se
trouve ainsi disposée entre deux revêtements diélectrique antireflet
comportant chacun en général plusieurs couches qui sont chacune en un
matériau antireflet du type nitrure et notamment nitrure de silicium ou
d'aluminium ou du type oxyde.
Un revêtement de blocage est toutefois intercalé parfois entre un ou
chaque revêtement antireflet et la couche métallique fonctionnelle, le
revêtement de blocage disposé sous la couche fonctionnelle en direction du
substrat la protège lors d'un éventuel traitement thermique à haute
température, du type bombage et/ou trempe et le revêtement de blocage
disposé sur la couche fonctionnelle à l'opposé du substrat protège cette
couche d'une éventuelle dégradation lors du dépôt du revêtement antireflet
supérieur et lors d'un éventuel traitement thermique à haute température,
du type bombage et/ou trempe.
Actuellement, il est généralement souhaité que chaque couche
fonctionnelle métallique soit une couche complète, c'est-à-dire soit
constituée sur la totalité de sa surface et sur la totalité de son épaisseur
du
matériau métallique considéré.
L'homme du métier considère que pour un matériau donné (par exemple
l'argent), dans les conditions habituelles de dépôt de ce matériau, une
couche complète n'est obtenue qu'à partir d'une certaine épaisseur
seulement.
L'énergie d'adhésion entre une couche d'argent complète et les couches
antireflet est très faible, de l'ordre de 1 J/m2 environ, et l'énergie
d'adhésion entre deux couches antireflet est cinq à neuf fois plus élevée que
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celle entre l'argent et une autre couche antireflet. L'énergie d'adhésion d'un
empilement comportant au moins une couche fonctionnelle en argent ou à
base d'argent est donc limitée par cette faible énergie d'adhésion d'une
couche fonctionnelle métallique complète avec les autres matériaux.
Les inventeurs se sont intéressés à la possibilité de déposer des
empilements de couches minces avec une ou plusieurs couches métalliques et
avec pour une couche fonctionnelle métallique unique ou plusieurs couches
métalliques, une épaisseur inférieure à l'épaisseur minimum requise pour
obtenir une couche complète dans les conditions considérées.
Les inventeurs ont constatés que des résistances mécaniques élevées, et
même, encore plus surprenant, des résistances chimiques élevées, pouvaient
être obtenues pour des empilements comportant une seule couche
fonctionnelle métallique et cette couche fonctionnelle métallique étant
discontinue ainsi que pour des empilements comportant une couche
métallique discontinue au-dessus de l'unique ou de la dernière couche
fonctionnelle métallique continue d'un empilement.
En outre, les inventeurs ont constaté que les empilements ainsi réalisés
étaient transparents, sans voile (- haze ) ou sans irisation, et avec des
couleurs, tant en transmission qu'en réflexion, qui pouvaient être similaires
à
celles obtenues avec les empilements à couche(s) fonctionnelle(s)
métalliques(s) complète(s) similaire(s).
Il est alors possible d'utiliser la plage spécifique d'absorption non
uniforme dans le visible d'une telle couche métallique discontinue pour
obtenir des effets d'absorption spécifique dans certaines plages de longueur
d'onde et de neutralisation de certaines caractéristiques de couleur
(notamment la couleur en réflexion côté empilement ou côté substrat).
L'art antérieur connaît de la demande internationale de brevet N WO
2011/123402 des empilements à trois couches fonctionnelles métalliques,
dont la couche fonctionnelle métallique qui est située entre les deux autres
est une couche discontinue. Cette couche discontinue présente une
absorption lumineuse dans le visible qui est élevée et il est écrit que le
dépôt
de cette couche métallique discontinue sur du stannate de zinc plutôt que de
l'oxyde de zinc augmente l'absorption lumineuse dans le visible de
l'empilement, c'est-à-dire de la couche discontinue métallique. Toutefois, les
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valeurs d'absorption lumineuse pour les exemples 1 à 5, 9, ainsi que pour le
contre-exemple 6 ne sont pas indiquées.
Par ailleurs, les valeurs intégrées de transmission lumineuse, de
réflexion lumineuse côté substrat ou côté empilement, ne sont pas indiquées ;
pour l'empilement sur substrat seul (tableau 1), seules les couleurs après
traitement thermique de trempe dans le système L*a*b* , en réflexion côté
empilement, en réflexion côté substrat et en transmission, sont indiquées.
La transmission lumineuse (VLT) est indiquée pour les exemples 1-4,
mais uniquement après montage en double vitrage ; elle est en moyenne de
40%.
L'invention a ainsi pour objet, dans son acception la plus large, un
substrat selon la revendication 1. Ce substrat est revêtu sur une face d'un
empilement de couches minces comportant au moins une couche
fonctionnelle métallique à base d'argent ou en argent présentant une
épaisseur e comprise entre 7 nrn et 20 nrn en intégrant ces valeurs et deux
revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au
moins une couche antireflet, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre
les deux revêtements antireflet. Ledit empilement comporte une couche
métallique discontinue présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et
5 nrn en intégrant ces valeurs, ladite couche métallique discontinue étant
située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche fonctionnelle
métallique en partant de ladite face.
Dans une variante, ledit empilement comporte une unique couche
métallique discontinue supérieure.
Dans une autre variante, ledit empilement comportant en outre une
couche métallique discontinue inférieure présentant une épaisseur e'
comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces valeurs, ladite couche
métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et
d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en
partant de ladite face. Dans cette variante, ledit empilement comporte alors
de préférence, seulement deux couches métalliques discontinues une
inférieure et une supérieure.
Selon l'invention, la couche métallique discontinue ainsi déposée, ou
chaque couche métallique discontinue ainsi déposée, est une couche auto-
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structurée présentant une structuration sous la forme d'ilots connectés entre
eux, avec des zones non couvertes entre les ilots.
Ladite couche métallique discontinue inférieure est de préférence située
à l'intérieur d'un revêtement antireflet supérieur, le dernier revêtement
antireflet de l'empilement en partant du substrat, avec une couche antireflet
de chaque côté ; l'éventuelle couche métallique discontinue supérieure est de
préférence située à l'intérieur d'un revêtement antireflet inférieur, avec une
couche antireflet de chaque côté.
Dans le cas où ledit empilement de couches minces comporte plusieurs
couches fonctionnelles métalliques, notamment plusieurs couches
fonctionnelles métalliques à base d'argent ou en argent, de préférence,
aucun des revêtements antireflet qui sont situés entre deux couches
fonctionnelles métalliques ne comporte de couche métallique discontinue
présentant une épaisseur comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces
valeurs.
Au sens de l'invention, la couche métallique discontinue, ou chaque
couche métallique discontinue peut présenter une épaisseur e' comprise
entre 0,5 nrn et 2 nrn en intégrant ces valeurs.
De préférence, ladite, ou chaque, couche métallique discontinue est
située d'une part directement sur une couche antireflet présentant un indice
de réfraction à 550 nrn d'au moins 1,9 et d'autre part directement sous une
couche antireflet présentant un indice de réfraction à 550 nrn d'au moins
1,9 ; Pour ladite, ou chaque, couche métallique discontinue, l'indice de
réfraction de ladite couche antireflet directement inférieure étant de
préférence identique à l'indice de réfraction de ladite couche antireflet
directement supérieure.
De préférence par ailleurs, ladite, ou chaque, couche métallique
discontinue est située d'une part directement sur une couche antireflet
présentant une épaisseur optique à 550 nrn comprise entre 1 nrn et 8 nrn en
intégrant ces valeurs, voire comprise entre 2 nrn et 6 nrn en intégrant ces
valeurs et d'autre part directement sous une couche antireflet présentant une
épaisseur optique à 550 nrn comprise entre 1 nrn et 8 nrn en intégrant ces
valeurs, voire comprise entre 2 nrn et 6 nrn en intégrant ces valeurs.
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Comme cette couche métallique discontinue unique, ou au plus de
préférence dans l'empilement ces deux couches métalliques discontinues,
n'est (ou ne sont) pas continue(s), cela permet d'avoir un contact direct
entre
les couches antireflet qui entourent la ou chaque couche métallique
discontinue. Ces zones ont une adhésion forte. Une fissure éventuelle
développée à l'interface la plus faible, donc celle entre la couche métallique
discontinue et la couche antireflet adjacente, devra aussi se propager entre
les deux couches antireflet pour avancer, ce qui demande une énergie plus
élevée. C'est donc de cette façon que l'énergie d'adhésion de l'empilement à
cet endroit se voit considérablement améliorée, en particulier par rapport à
une couche absorbante continue.
Par - couche discontinue au sens de la présente invention, il faut
comprendre que lorsqu'est considéré un carré de dimensions quelconques à la
surface de l'empilement selon l'invention, alors, dans ce carré, la couche
fonctionnelle discontinue n'est présente, de préférence, que sur 50 % à 98 %
de la surface du carré, voire sur 53 % à 83 % de la surface du carré, voire
respectivement sur 63 % à 83 %.
Le carré considéré est situé dans une partie principale du revêtement ; il
ne s'agit pas dans le cadre de l'invention de réaliser un bord particulier ou
un
contour particulier qui serait ensuite caché pour l'utilisation finale.
Selon l'invention, ce type de couche métallique discontinue auto-
structurée présente une énergie d'adhésion supérieure à une couche
fonctionnelle continue et ses propriétés optiques (transmission lumineuse,
réflexion lumineuse et érnissivité) sont diminuées tout en restant dans des
gammes acceptables pour certaines applications spécifiques.
De préférence, ladite, ou chaque, couche métallique discontinue est à
base d'argent ou est en argent.
De préférence, ladite, ou chaque, couche métallique discontinue n'est
pas en contact direct, ni en dessous, ni au-dessus, avec une couche
métallique continue.
Il est possible par ailleurs que :
- ledit revêtement antireflet disposé sous chaque couche fonctionnelle
métallique comporte une couche antireflet d'indice moyen en un matériau
présentant un indice de réfraction compris entre 1,8 et 2,2 à 550 nrn, cette
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couche antireflet d'indice moyen étant de préférence à base d'oxyde et/ou
cette couche antireflet d'indice moyen présentant de préférence une
épaisseur physique comprise entre 5 et 35 nrn.
- ledit revêtement antireflet disposé entre la face et une première ou
l'unique couche fonctionnelle métallique comporte une couche antireflet
d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction compris entre
2,3 et 2,7 à 550 nrn, cette couche antireflet d'indice haut étant de
préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice haut
présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nrn.
- le revêtement antireflet disposé au-dessus d'une première ou l'unique
couche fonctionnelle métallique, à l'opposé de la face, comporte une couche
antireflet d'indice moyen en un matériau présentant un indice de réfraction
compris entre 1,8 et 2,2 à 550 nrn, cette couche antireflet d'indice moyen
étant de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice
moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et
35 nrn.
- le revêtement antireflet disposé au-dessus d'une première ou l'unique
couche fonctionnelle métallique, à l'opposé de la face, comporte une couche
antireflet d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction
compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nrn, cette couche antireflet d'indice haut
étant
de préférence à base d'oxyde et/ou cette couche antireflet d'indice haut
présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nrn.
- ledit empilement comporte deux ou trois couches fonctionnelles
métalliques à base d'argent ou en argent présentant chacune une épaisseur e
comprise entre 7 nrn et 20 nrn en intégrant ces valeurs et ledit empilement
comporte en outre une unique couche métallique discontinue supérieure
présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces
valeurs, ladite couche métallique supérieure étant située au-dessus de la
dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face ;
- ledit empilement comporte deux ou trois couches fonctionnelles
métalliques à base d'argent ou en argent présentant chacune une épaisseur e
comprise entre 7 nrn et 20 nrn en intégrant ces valeurs et ledit empilement
comporte en outre uniquement deux couches métalliques discontinues : une
couche métallique discontinue inférieure présentant une épaisseur e'
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comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces valeurs, ladite couche
métallique discontinue inférieure étant située entre d'une part ladite face et
d'autre part une unique ou la première couche fonctionnelle métallique en
partant de ladite face et une couche métallique discontinue supérieure
présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces
valeurs, ladite couche métallique discontinue supérieure étant située au-
dessus de la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite
face.
Par - revêtement au sens de la présente invention, il faut comprendre
qu'il peut y avoir une seule couche ou plusieurs couches de matériaux
différents à l'intérieur du revêtement.
Par - empilement , il faut comprendre un ensemble de couches minces
déposées les unes sur les autres, sans interposition entre ces couches d'un
substrat minéral (comme du verre) ou organique (comme une feuille de
matière plastique).
Comme habituellement, par - couche à base d'un matériau il faut
comprendre que la couche est constituée rnajoritairernent de ce matériau,
c'est-à-dire que l'élément chimique du matériau, ou le cas échéant le produit
du matériau considéré dans sa formule stoechiométrique stable, constitue au
moins 50 %, en pourcentage atomique de la couche considérée.
Comme habituellement, - couche fonctionnelle métallique désigne le
dépôt d'une couche réfléchissant les IR et qui est continue.
Comme habituellement aussi, par - couche antireflet au sens de la
présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, le
matériau est - non métallique , c'est-à-dire n'est pas un métal. Dans le
contexte de l'invention, ce terme désigne un matériau présentant un rapport
n/k sur toute la plage de longueur d'onde du visible (de 380 nrn à 780 nrn)
égal ou supérieur à 5.
Il est rappelé que n désigne l'indice de réfraction réel du matériau à une
longueur d'onde donnée et k représente la partie imaginaire de l'indice de
réfraction à une longueur d'onde donnée ; le rapport n/k étant calculé à une
longueur d'onde donnée.
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Les valeurs d'indice de réfraction indiquées dans le présent document
sont les valeurs mesurées comme habituellement à la longueur d'onde de 550
nrn.
Selon l'invention, ladite, ou chaque couche métallique discontinue peut
présenter une épaisseur e' :
- 1,0 e' 4,5 nrn, voire 1,0 e' 4,0
nrn ; ou 2,0 e' 4,5 nrn,
voire 2,0 e' 4,0 nrn, déposée sur une couche à base de dioxyde de titane
Ti02, ou
- 1,0 e' 4,5 nrn, voire 1,0 e' 4,0
nrn ; ou 2,0 e' 4,5 nrn,
voire 2,0 e' 4,0 nrn, déposée sur une couche à base d'oxyde de zinc et
d'étain SnZnOx, ou
- 1,0 e' 5,0 nrn, voire 1,0 e' 4,5
nrn ; ou 2,0 e' 5,0 nrn,
voire 2,0 e' 4,5 nrn, déposée sur une couche à base d'oxyde de zinc ZnO,
OU
- 1,0 e' 5,0 nrn, voire 1,0 e' 4,0 nrn ; ou 2,0 e'
5,0 nrn,
voire 2,0 e' 4,0 nrn, déposée sur une couche à base de nitrure de silicium
Si3N4.
De préférence, l'empilement selon l'invention est déposé directement
sur la face du substrat.
Pour un empilement selon l'invention comportant une seule couche
fonctionnelle métallique continue, cette couche fonctionnelle peut présenter
une épaisseur comprise entre 8 et 17 nrn, voire entre 10 et 15 nrn, voire
entre
12 et 14 nrn pour réaliser un empilement bas émissif efficace.
Dans une autre version particulière de l'invention, au moins une couche
fonctionnelle métallique est déposée directement sur un revêtement de sous-
blocage disposé entre la couche fonctionnelle et le revêtement antireflet
sous-jacent à la couche fonctionnelle et/ou au moins une couche
fonctionnelle est déposée directement sous un revêtement de sur-blocage
disposé entre la couche fonctionnelle et le revêtement antireflet sus-jacent à
la couche fonctionnelle et le revêtement de sous-blocage et/ou le revêtement
de sur-blocage comprend une couche fine à base de nickel ou de titane
présentant une épaisseur physique comprise entre 0,2 nrn et 2,5 nrn en
incorporant ces valeurs.
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La dernière couche du revêtement antireflet sus-jacent, celle la plus
éloignée du substrat, peut être à base d'oxyde, et est de préférence alors
déposée sous stoechiométrique ; elle peut être notamment à base de dioxyde
de titane (en TiOx) ou à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain (en SnzZny0x).
L'empilement peut ainsi comporter une dernière couche (- overcoat en
anglais), c'est-à-dire une couche de protection, déposée de préférence sous
stoechiométrique. Cette couche se retrouve oxydée pour l'essentiel
stoechiornétriquernent dans l'empilement après le dépôt.
L'invention concerne en outre un vitrage multiple comportant au moins
deux substrats qui sont maintenus ensemble par une structure de châssis,
ledit vitrage réalisant une séparation entre un espace extérieur et un espace
intérieur, dans lequel au moins une lame de gaz intercalaire est disposée
entre les deux substrats, un substrat étant selon l'invention.
Dans une variante particulière, l'empilement selon l'invention est
positionné en face 4 d'un double vitrage, c'est-à-dire sur une face du vitrage
qui n'est pas protégée par la lame de gaz intercalaire car l'empilement est
particulièrement résistant.
Le vitrage selon l'invention incorpore au moins le substrat porteur de
l'empilement selon l'invention, éventuellement associé à au moins un autre
substrat. Chaque substrat peut être clair ou coloré. Un des substrats au moins
notamment peut être en verre coloré dans la masse. Le choix du type de
coloration va dépendre du niveau de transmission lumineuse recherché et/ou
de l'aspect colorirnétrique recherché pour le vitrage une fois sa fabrication
achevée.
Le vitrage selon l'invention peut présenter une structure feuilletée,
associant notamment au moins deux substrats rigides du type verre par au
moins une feuille de polymère thermoplastique, afin de présenter une
structure de type verre/empilement de couches minces/feuille(s)/verre /
feuille de verre. Le polymère peut notamment être à base de polyvinylbutyral
PVB, éthylène vinylacétate [VA, polyéthylène téréphtalate PET, polychlorure
de vinyle PVC.
L'invention concerne en outre l'utilisation d'une, et de préférence d'au
plus deux, couche(s) métallique(s) discontinue(s) selon l'invention dans un
empilement comportant au moins une couche fonctionnelle métallique à base
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d'argent ou en argent présentant une épaisseur e comprise entre 7 nrn et 20
nrn en intégrant ces valeurs et deux revêtements antireflet, lesdits
revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche antireflet,
ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements
antireflet, ledit empilement comportant en outre une couche métallique
discontinue supérieure présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et
5 nrn en intégrant ces valeurs, ladite couche métallique discontinue
supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de la dernière couche
fonctionnelle métallique en partant de ladite face ; une éventuelle autre
couche métallique discontinue étant une couche métallique discontinue
inférieure située entre d'une part ladite face et d'autre part une unique ou
la
première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face et
présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces
valeurs.
L'invention concerne en outre un procédé de dépôt d'une, et de
préférence d'au plus deux, couche(s) métallique(s) discontinue(s) selon
l'invention dans un empilement comportant au moins une couche
fonctionnelle métallique à base d'argent ou en argent présentant une
épaisseur e comprise entre 7 nrn et 20 nrn en intégrant ces valeurs et deux
revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au
moins une couche antireflet, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre
les deux revêtements antireflet, ledit empilement comportant en outre une
couche métallique discontinue supérieure présentant une épaisseur e'
comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en intégrant ces valeurs, ladite couche
métallique discontinue supérieure étant située au-dessus d'une unique ou de
la dernière couche fonctionnelle métallique en partant de ladite face ; une
éventuelle autre couche métallique discontinue étant une couche métallique
discontinue inférieure située entre d'une part ladite face et d'autre part une
unique ou la première couche fonctionnelle métallique en partant de ladite
face et présentant une épaisseur e' comprise entre 0,5 nrn et 5 nrn en
intégrant ces valeurs.
Avantageusement, la présente invention permet ainsi de réaliser un
empilement de couches minces présentant, déposé sur un substrat
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transparent, une transmission lumineuse dans le visible TL > 50 % et une
réflexion lumineuse dans le visible Rc (côté empilement) inférieure à 20 % et
même inférieure à 10 % avec des couleurs relativement neutres en
transmission et en réflexion, tout en présentant une érnissivité inférieure à
celle du substrat seul.
Avantageusement, la présente invention permet ainsi de réaliser un
empilement de couches minces à 1, 2, 3, 4, voire plus encore, couche(s)
fonctionnelle(s) métallique(s) d à base d'argent ou en argent et comportant
une, et de préférence au plus deux, couche(s) métallique(s) discontinue(s)
afin que l'empilement présente une résistance mécanique élevée et/ou une
résistance chimique élevée.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent des
exemples non limitatifs suivants, illustrés à l'aide des figures ci-jointes
illustrant :
- en
figure 1, un empilement rnonocouche fonctionnelle à une couche
métallique discontinue, la couche métallique discontinue étant déposée au-
dessus de la couche fonctionnelle métallique ;
- en
figure 2, un empilement rnonocouche fonctionnelle à une couche
métallique discontinue, la couche métallique discontinue étant déposée en
dessous de la couche fonctionnelle métallique ;
- en
figure 3, un empilement rnonocouche fonctionnelle à deux
couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant
déposée au-dessus de la couche fonctionnelle métallique et une couche
métallique discontinue étant déposée en dessous de la couche fonctionnelle
métallique ;
- en
figure 4, une solution de double vitrage incorporant un
empilement selon l'invention ;
- en
figure 5, les images en MET binaire, de gauche à droite, pour
une couche métallique discontinue en argent présentant un taux d'occupation
surfacique de 53 % à 98 %;
- en
figure 6, la transmission lumineuse TL, (exprimée sous forme de
facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des
exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde A;
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- en
figure 7, le spectre d'absorption Ab (exprimée sous forme de
facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des
exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde A;
- en
figure 8, la réflexion lumineuse RL, (exprimée sous forme de
facteur de 0 à 1 pour des valeurs habituellement considérées 0 à 100 %) des
exemples 1 à 3 en fonction de la longueur d'onde A;
- en
figure 9, la transmission lumineuse TL, en %, du substrat seul et
des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde A;
- en
figure 10, le spectre d'absorption Ab, en %, du substrat seul et
des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction de la longueur d'onde A;
- en
figure 11, la réflexion lumineuse RG, en %, côté opposé à
l'empilement, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction
de la longueur d'onde A;
- en
figure 12, la réflexion lumineuse Rc, en %, côté de
l'empilement, du substrat seul et des exemples 5, 5.0, 5.1 et 5.2 en fonction
de la longueur d'onde A;
- en
figure 13, un empilement bicouche fonctionnelles à deux
couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant
déposée en dessous de la première couche fonctionnelle métallique et une
couche métallique discontinue étant déposée au-dessus de la seconde couche
fonctionnelle métallique ;
- en
figure 14 un empilement tri-couche fonctionnelles à deux
couches métalliques discontinues, une couche métallique discontinue étant
déposée en dessous de la première couche fonctionnelle métallique et une
couche métallique discontinue étant déposée au-dessus de la troisième
couche fonctionnelle métallique.
Les figures 1 à 3 illustrent une structure d'un empilement 34
rnonocouche fonctionnelle déposé sur un substrat 30 verrier, transparent, et
plus précisément sur une face 31 de ce substrat 30, dans laquelle la couche
fonctionnelle 140 unique, à base d'argent ou d'alliage métallique contenant
de l'argent et de préférence uniquement en argent, est disposée entre deux
revêtements antireflet, le revêtement antireflet sous-jacent 120 situé en
dessous de la couche fonctionnelle 140 en direction du substrat 30 et le
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revêtement antireflet sus-jacent 160 disposé au-dessus de la couche
fonctionnelle 140 à l'opposé du substrat 30.
Ces deux revêtements antireflet 120, 160, comportent chacun au moins
une couche antireflet 128, 168.
Eventuellement, d'une part la couche fonctionnelle 140 peut être
déposée directement sur un revêtement de sous-blocage disposé entre le
revêtement antireflet sous-jacent 120 et la couche fonctionnelle 140 et
d'autre part la couche fonctionnelle 140 peut être déposée directement sous
un revêtement de sur-blocage 150 disposé entre la couche fonctionnelle 140
et le revêtement antireflet sus-jacent 160.
Les couches de sous et/ou sur-blocage, bien que déposées sous forme
métalliques et présentées comme étant des couches métalliques, sont dans la
pratique des couches oxydées car leur fonction première est de s'oxyder au
cours du dépôt de l'empilement afin de protéger la couche fonctionnelle.
Ce revêtement antireflet 160 peut se terminer par une couche de
protection optionnelle (non illustrée), en particulier à base d'oxyde,
notamment sous stoechiométrique en oxygène.
Lorsqu'un empilement monocouche fonctionnelle est utilisé dans un
vitrage multiple 100 de structure double vitrage, comme illustré en figure 4,
ce vitrage comporte deux substrats 10, 30 qui sont maintenus ensemble par
une structure de châssis 90 et qui sont séparés l'un de l'autre par une lame
de
gaz intercalaire 15.
Le vitrage réalise ainsi une séparation entre un espace extérieur ES et un
espace intérieur IS.
L'empilement selon l'invention, du fait de sa résistance mécanique
élevée, peut être positionné en face 4 (sur la feuille la plus à l'intérieur
du
bâtiment en considérant le sens incident de la lumière solaire entrant dans le
bâtiment et sur sa face tournée vers l'intérieur).
La figure 4 illustre ce positionnement (le sens incident de la lumière
solaire entrant dans le bâtiment étant illustré par la double flèche) en face
4
d'un empilement 34 de couches minces positionné sur une face extérieure 31
du substrat 30 en contact avec l'espace extérieur ES, l'autre face 29 du
substrat 30 étant en contact avec la lame de gaz intercalaire 15.
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Toutefois, il peut aussi être envisagé que dans cette structure de double
vitrage, l'un des substrats présente une structure feuilletée ; toutefois, il
n'y
a pas de confusion possible car dans une telle structure, il n'y a pas de lame
de gaz intercalaire.
Une série de sept exemples a été réalisée :
-
l'exemple 1 constitue un exemple de référence : il s'agit d'un
empilement monocouche fonctionnelle de référence sans aucune couche
métallique discontinue ;
- l'exemple 2
est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1
et qui comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle (c'est-à-dire au-dessus de cette couche fonctionnelle, en
partant du substrat), une couche métallique absorbante 167' ;
-
l'exemple 3 est un exemple qui se base sur l'exemple 1 et qui
comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle, une couche métallique discontinue 167, supérieure ;
-
l'exemple 4 est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1
et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle (c'est-à-dire entre cette couche fonctionnelle et le substrat),
une couche absorbante 123' ;
-
l'exemple 5 est un exemple qui se base sur l'exemple 1 et qui
comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle, une couche métallique discontinue 123, inférieure ;
-
l'exemple 6 est un exemple comparatif qui se base sur l'exemple 1
et qui comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle (c'est-à-dire entre cette couche fonctionnelle et le substrat),
une couche absorbante 123' et qui comporte en outre, en partie supérieure
de l'empilement monocouche fonctionnelle (c'est-à-dire au-dessus de cette
couche fonctionnelle, en partant du substrat), une couche absorbante 167' ;
- l'exemple 7
est un exemple qui se base sur l'exemple 1 et qui
comporte en outre, en partie inférieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle, une couche métallique discontinue 123, inférieure et qui
comporte en outre, en partie supérieure de l'empilement monocouche
fonctionnelle, une couche métallique discontinue 167, supérieure.
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Pour tous les empilements ci-après, les conditions de dépôt des couches
sont :
Couche Cible employée Pression de dépôt Gaz
Si3N4:Al Si:Al à 92:8% wt 1,5.10-3 rnbar Ar /(Ar + N2) à 45 %
TiO2 TiO2 1,5.10-3 rnbar Ar /(Ar + 02) à 45 %
ZnO ZnO 1,5.10-3 rnbar Ar /(Ar + 02) à 83 %
NiCr NiCr à 80:20 % wt 2.10-3 rnbar Ar à 100 %
Ag Ag 8.10-3 rnbar Ar à 100 %
Les couches déposées pour ces exemples peuvent ainsi être classées en
cinq catégories :
i- couches en matériau diélectrique/antireflet, présentant un rapport
n/k sur toute la plage de longueur d'onde du visible supérieur à 5 : couches
121, 121', 128, 162, 168, 169, 169' en Si3N4:Al, ou Ti02, ou ZnO
ii- couches fonctionnelles métalliques 140 continues en Ag, matériau à
propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire
iii- couches de sur-blocage 150 destinées à protéger la couche
fonctionnelle contre une modification de sa nature lors du dépôt de
l'empilement : Ni, NiCr ; leur influence sur les propriétés optiques et
énergétiques est en général ignoré lorsqu'elles présentent une épaisseur
faible (égale ou inférieure à 2 nrn)
iv- pour les exemples 3, 5 et 7 : couches métalliques discontinues 123
et/ou 167, ou couches - DML pour - Discontinuous Metallic Layer en
anglais.
v- pour les exemples 2, 4 et 6 comparatifs : couches absorbantes 123'
et/ou 167' métalliques, en titane ; ce type de couche est une couche
continue.
Dans tous les exemples l'empilement de couches minces a été déposé
sur un substrat, G, en verre sodo-calcique clair d'une épaisseur de 4 mm de la
marque Planilux, distribué par la société SAINT-GOBAIN.
Pour ces empilements,
- TL indique : la transmission lumineuse dans le visible en %, mesurée
selon l'illuminant D65 à 2 ;
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- a*T et b*-r indique la couleur en transmission a* et b* dans le système
LAB mesurées selon l'illuminant D65 à 2 ;
- RG indique : la réflexion lumineuse côté verre (surface du substrat
opposée à celle sur laquelle est déposée l'empilement) dans le visible en %,
mesurée selon l'illuminant D65 à 2 ;
- a*G et b*G indique la couleur en réflexion a* et b* dans le système LAB
mesurées selon l'illuminant D65 à 2 , côté du substrat opposé au côté revêtu
(face 29) ;
- Rc indique : la réflexion lumineuse côté empilement de couches minces
(surface 31 du substrat) dans le visible en %, mesurée selon l'illuminant D65
à
2 ;
- a*c et b*c indiquent la couleur en réflexion a* et b* dans le système LAB
mesurées selon l'illuminant D65 à 2 , côté du substrat revêtu (face 31)
- g indique le facteur g, ou facteur solaire d'une configuration :
- pour les exemples 1 à 3 : de l'empilement disposé en face 3 d'un
double vitrage comportant deux substrats en verre de 4 mm séparés d'une
lame de gaz argon de 16 mm, le substrat porteur de l'empilement étant ainsi
le deuxième substrat traversé par la lumière solaire incidente, et
- pour les exemples 4 à 7: de l'empilement disposé en face 2 d'un
double vitrage comportant deux substrats en verre de 4 mm séparés d'une
lame de gaz argon de 16 mm, le substrat porteur de l'empilement étant ainsi
le premier substrat traversé par la lumière solaire incidente.
Ce facteur est déterminé par la norme EN 410 et correspond à la somme
de la transmission énergétique directe à travers le vitrage et du transfert de
chaleur secondaire vers l'intérieur.
Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une
couche discontinue qui présente, de préférence, un taux d'occupation
surfacique (en proportion de la surface de la couche qui est située juste sous
la couche métallique discontinue et qui est couverte par la couche métallique
discontinue) compris entre 50 % et 98 %.
Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une
couche qui comporte, de préférence, rnajoritairernent (à au moins 50 % en
ratio atomique) au moins un des métaux choisi dans la liste : Ag, Au, Cu, Pt.
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Selon l'invention, une couche métallique discontinue, DML est une
couche qui est, de préférence, encadrée de chaque côté, au-dessus et en
dessous, par une couche en matériau diélectrique/antireflet, dont l'indice de
réfraction n est, de préférence, au moins égal à 1,9.
La figure 5 montre, de gauche à droite :
- un
taux d'occupation surfacique de 53 % obtenu avec une épaisseur
d'argent de 2 nrn ; cet empilement présentant une érnissivité = 88,7 % ;
- un
taux d'occupation surfacique de 63 % obtenu avec une épaisseur
d'argent de 3 nrn ; cet empilement présentant une érnissivité = 49,3 % ;
- un taux
d'occupation surfacique de 84 % obtenu avec une épaisseur
d'argent de 4 nrn ; cet empilement présentant une érnissivité = 23,9 % ;
- un
taux d'occupation surfacique de 98 % obtenu avec une épaisseur
d'argent de 5 nrn ; cet empilement présentant une érnissivité = 15,7%,
obtenus pour un empilement Z de couches minces présentant la
structure : Substrat / ZnO / couche DML en Ag / ZnO, chaque couche de ZnO
(d'un indice de réfraction de n = 1,9) présentant une épaisseur de 10 nrn.
Les calculs théoriques montrent qu'il est possible d'obtenir avec
l'empilement de type Z une érnissivité Ez, qui est inférieure à celle du
substrat seul pour une épaisseur d'argent de la DML égale ou inférieure à 5
nrn, c'est-à-dire pour un taux d'occupation surfacique compris entre 50 % et
98 %, tout en étant supérieure à celle constatée.
Dans le présent document, lorsqu'il est fait référence à l'épaisseur e
d'une DML, il ne s'agit pas de l'épaisseur mesurée dans les zones couvertes
par la DML ou d'une épaisseur moyenne, mais de l'épaisseur qui serait
obtenue si la couche était continue.
Cette valeur est accessible en considérant la vitesse de dépôt de la
couche (ou plus précisément la vitesse de défilement du substrat dans
l'enceinte de dépôt de la couche fonctionnelle métallique), la quantité de
matière pulvérisée par unité de temps, ainsi que la surface sur laquelle est
opérée le dépôt. Cette épaisseur est très pratique car elle permet une
comparaison directe avec les couches fonctionnelles continues.
L'épaisseur e' est ainsi l'épaisseur qui serait mesurée si la couche
déposée était continue.
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En pratique, si habituellement, dans les mêmes conditions de dépôt par
pulvérisation magnétron (très faible pression, composition de la cible,
vitesse
de défilement du substrat, puissance électrique à la cathode) l'épaisseur de
la couche fonctionnelle est de 10 nrn, il faut et il suffit, de diminuer la
vitesse
de défilement du substrat de moitié pour obtenir une épaisseur de couche
fonctionnelle qui est de la moitié, c'est-à-dire de 5 nrn.
Sur cette figure 5, il s'agit de ce qui a été observé par microscopie
électronique à transmission, MET, illustré en mode binaire (noir - blanc). Sur
les quatre morceaux de cette figure, l'argent est en blanc et le ZnO en noir.
Il a été constaté que pour un empilement Z de ce type, l'énergie
d'adhésion est à peu près constante pour une épaisseur d'argent supérieure à
5 nrn : cette énergie est comprise entre 1,0 et 1,5 J/rn2, ce qui est assez
faible.
Le tableau 1 ci-après illustre les épaisseurs géométriques ou physiques
(et non pas les épaisseurs optiques) en nanornètres de chacune des couches
des exemples 1 à 3, en référence à la figure 1 :
Couche Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3
169 - TiO2 2 nrn 2 nrn 2 nrn
167' - Ti 1 nrn 167 - Ag 1 nrn
169' - TiO2 2 nrn 2 nrn
168 - Si3N4:Al 30 nrn 28 nrn 28 nrn
164 - TiO2 11 nrn 11 nrn 11 nrn
162 - ZnO 6 nrn 6 nrn 6 nrn
140 - Ag 13 nrn 13 nrn 13 nrn
128 - ZnO 5 nrn 5 nrn 5 nrn
124 - TiO2 23 nrn 23 nrn 23 nrn
Tableau 1
Pour ces exemples 1 à 3, le revêtement antireflet 120 disposé entre la
face 31 et l'unique couche fonctionnelle métallique 140 comporte une couche
antireflet 124 d'indice haut en un matériau présentant un indice de réfraction
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compris entre 2,3 et 2,7 à 550 nrn, cette couche antireflet 124 d'indice haut
présentant de préférence une épaisseur physique comprise entre 5 et 25 nrn.
Pour ces exemples 1 à 3, le revêtement antireflet 160 disposé au-dessus
de l'unique couche fonctionnelle métallique 140, comporte une couche
antireflet 162 d'indice moyen en un matériau présentant un indice de
réfraction compris entre 1,8 et 2,2 à 550 nrn, cette couche antireflet 162
d'indice moyen présentant de préférence une épaisseur physique comprise
entre 5 et 35 nrn.
Le tableau 2 ci-après illustre les épaisseurs physiques en nanornètres de
chacune des couches des exemples 4 et 5, en référence à la figure 2 :
Couche Ex. 4 Ex. 5
168 - Si3N4:Al 40 nrn 40 nrn
162 - ZnO 5 nrn 5 nrn
150 - NiCr 0,5 nrn 0,5 nrn
140 - Ag 13 nrn 13 nrn
128 - ZnO 5 nrn 5 nrn
121' - TiO2 20 nrn 20 nrn
123' - NiCr 1 nrn 123 - Ag 1 nrn
121 - TiO2 3 nrn 3 nrn
Tableau 2
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Le tableau 3 ci-après illustre les épaisseurs physiques en nanornètres de
chacune des couches des exemples 6 et 7, en référence à la figure 3 :
Couche Ex. 6 Ex. 7
169 - TiO2 2 nrn 2 nrn
167' - Ti 1 m 167 - Ag 1 nrn
169' - TiO2 2 nrn 2 nrn
168 - Si3N4:Al 28 nrn 28 nrn
162 - ZnO 5 nrn 5 nrn
150 - NiCr 0,5 nrn 0,5 nrn
140 - Ag 13 nrn 13 nrn
128 - ZnO 5 nrn 5 nrn
121' - TiO2 20 nrn 20 nrn
123' - NiCr 1 nrn 123 - Ag 1 nrn
121 - TiO2 3 nrn 3 nrn
Tableau 3
Les exemples 2, 4 et 6 sont comparables respectivement aux exemples
3, 5 et 7 car ils comportent tous une couche fonctionnelle métallique unique
en un même matériau (Ag) et de la même épaisseur ; ces exemples sont aussi
comparables à l'exemple 1 car il comporte aussi une couche fonctionnelle
métallique unique en un même matériau (Ag) et de la même épaisseur ; les
revêtements antireflets ne sont pas identiques d'une série (série des
exemples 2-3, série des exemples 4-5, série des exemples 6-7) à l'autre car
leurs compositions ont été optimisées pour tenter d'obtenir les meilleurs
performances possibles.
Le tableau suivant présente les principales caractéristiques optiques des
exemples 3, 5 et 7 comprenant une (ex. 3 et 5) ou deux (ex. 7) couche(s) DML
et compare ces caractéristiques respectivement à celles des exemples 2, 4 et
6 comprenant une (ex. 2 et 4) ou deux (ex. 6) couche(s) absorbante(s), en Ti
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d'une épaisseur équivalente à celle de chaque couche DML, ainsi qu'aux
caractéristiques de l'exemple 1 qui ne comporte ni couche DML, ni couche
absorbante.
Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3
Ex. 4 Ex. 5 Ex. 6 Ex. 7
TL(`)/0) 84,3 68,3 70,4 66,8 65,4 46,1 44,3
a*T -2,02 -3,02 -3,73 -2,4 0,08 -3,32 2,55
b*-r 4,18 1,39 3,48 6,8 -0,4 0,82 -6,81
RG(`)/0) 9,9 8,52 17,38 12,1
a*G 0,9 -1,7 0,53
-0,41
b*G -6,4 -7,1
7,01 -5,09
Rc(`)/0) 8,51 5,90 8,26 13,5 10,3 13,36 6,53
a*c 2,94 -4,41 -5,39 1,7 2,32 1,39 1,34
b*c -12,18 -20,10 -26,10 -16,1 -12,9 -16,33 -31,26
g 0,57 0,61
0,63 0,44 0,46 0,55 0,57
Tableau 4
Il a ainsi été constaté qu'il est possible de réaliser :
- un empilement rnonocouche fonctionnelle métallique comportant
une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet supérieur
(ex. 3) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement
rnonocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique
absorbante dans le revêtement antireflet supérieur (ex. 2) pour une
transmission lumineuse dans le visible quasi identique ;
- un empilement rnonocouche fonctionnelle métallique comportant
une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet inférieur
(ex. 5) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement
rnonocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique
absorbante dans le revêtement antireflet inférieur (ex. 4) pour une
transmission lumineuse dans le visible quasi identique ;
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- un
empilement rnonocouche fonctionnelle métallique comportant
une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet inférieur et
une couche métallique discontinue dans le revêtement antireflet supérieur
(ex. 7) qui présente un facteur solaire g plus élevé que celui d'un empilement
rnonocouche fonctionnelle métallique comportant une couche métallique
absorbante dans le revêtement antireflet inférieur et une couche métallique
absorbante dans le revêtement antireflet inférieur (ex. 6) pour une
transmission lumineuse dans le visible quasi identique.
En outre, il a été constaté une amélioration de la neutralisation des
couleurs, avec en particulier une couleur en transmission moins jaune, avec
un b*-r moins élevé, voire négatif.
Les figures 6 à 8 montrent respectivement, la transmission lumineuse TL,
l'absorption Ab et la réflexion lumineuse côté empilement Rc en fonction de
la longueur d'onde A (en nrn) des exemples 1 à 3.
La figure 6 montre que l'empilement à couche DML (ex. 3) permet
d'obtenir une transmission lumineuse dans le visible qui est très proche de
celle obtenu avec l'empilement à couche métallique absorbante (ex. 2) ;
toutefois, l'absorption est plus élevée dans le visible élevé et dans le
proche
infrarouge (de 550 nrn à 1000 nrn) avec l'exemple 3 qu'avec l'exemple 2, et la
réflexion côté empilement est plus faible dans le visible élevé et dans le
proche infrarouge (de 550 nrn à 1000 nrn) avec l'exemple 3 qu'avec l'exemple
2, ce qui permet au final d'obtenir un facteur solaire plus élevé pour un
même niveau de transmission lumineuse dans le visible.
Les figures 9 à 12 montrent respectivement, la transmission lumineuse
TL, l'absorption Ab, la réflexion lumineuse côté substrat RG, et la réflexion
lumineuse côté empilement Rc en fonction de la longueur d'onde A (en nrn) du
substrat G, seul, c'est-à-dire sans aucune couche sur une de ces faces, de
l'exemple 5, et des exemples 5.0, 5.1, 5.2 réalisées sur la base de l'exemple
5 ; ces exemples 5.0, 5.1, 5.2 présentent pour seule différence avec
l'exemple 5 :
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-
l'épaisseur de la couche DML qui est de 0 nrn (absence de couche
DML) pour l'exemple 5.0,
-
l'épaisseur de la couche DML qui est de 0,9 nrn pour l'exemple 5.1,
et
- l'épaisseur de la couche DML qui est de 1,2 nrn pour l'exemple 5.2.
Ces figures montrent que la présence de la couche DML diminue certes la
transmission lumineuse du fait que l'absorption augmente mais la réflexion
lumineuse côté substrat et côté empilement est faible.
Augmenter l'épaisseur nominale de DML permet d'augmenter le niveau
global d'absorption et la sélectivité en couleur.
Ces essais ont montré en particulier que la plage d'épaisseur e' de 0,9 à
1,2 nrn pour une couche métallique discontinue est particulièrement
favorable pour l'obtention d'une transmission lumineuse dans le visible
relativement élevée (65-68 %) tout en ayant une réflexion lumineuse côté
verre assez basse (6-7 %) et une réflexion lumineuse côté empilement assez
basse (8-9 %).
En outre, de faibles valeurs de b*c (de l'ordre de -15), de faibles valeurs
de b*G (de l'ordre de -10) et de faibles valeurs de a*T (de l'ordre de -1,0 à
+0,3) ont été obtenues.
Pour tous les exemples précédents, la et/ou chaque couche métallique
discontinue 123, 167 est située d'une part directement sur une couche
antireflet 121', 169' présentant un indice de réfraction à 550 nrn d'au moins
1,9 et même en l'occurrence de 2,3 du fait de l'utilisation de TiO2 et d'autre
part directement sous une couche antireflet 121, 169 présentant un indice de
réfraction à 550 nrn d'au moins 1,9 et même en l'occurrence de 2,3 du fait de
l'utilisation de Ti02, l'indice de réfraction de ladite couche antireflet
121',
169' directement inférieure étant ici identique à l'indice de réfraction de
ladite couche antireflet 121, 169 directement supérieure.
Des essais ont montré qu'il est possible d'utiliser du nitrure de silicium,
Si3N4:Al, d'indice de réfraction à 550 nrn de 2,0 à la place du TiO2 pour les
couches 121, 121', 169, 169'.
Il a été constaté que la et/ou chaque couche DML 123, 167 présente un
spectre d'absorption tel que l'absorption est relativement faible dans la
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gamme de longueurs d'onde de 380 nrn à 480 nrn, par rapport à l'absorption
dans la gamme de longueurs d'onde de 480 nrn à 780 nrn.
Il a été constaté par ailleurs qu'il ne faut pas que la et/ou chaque
couche DML 123, 167 soit en contact direct, ni en dessous, ni au-dessus, avec
une couche métallique continue car dans ce cas, le spectre d'absorption
spécifique de la couche DML se confond avec le spectre d'absorption
relativement constant dans le visible (de 380 nrn à 780 nrn) de la couche
métallique continue qui est à son contact.
Les figures 13 et 14 illustrent respectivement une structure d'un
empilement 35 bicouches fonctionnelles et une structure d'un empilement 36
tri-couches fonctionnelles, déposées sur un substrat 30 verrier, transparent,
et plus précisément sur une face 31 de ce substrat 30.
Chaque couche fonctionnelle 140 180, 220, qui est de préférence
rnajoritairernent à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de
l'argent
et de préférence encore uniquement en argent, est disposée entre deux
revêtements antireflet, un revêtement antireflet sous-jacent 120, 160, 200
situé en dessous de chaque couche fonctionnelle 140, 180, 220 en direction du
substrat 30 et un revêtement antireflet sus-jacent 160, 200, 240 disposé au-
dessus de chaque couche fonctionnelle 140, 180, 220 à l'opposé du substrat
30.
Chaque revêtement antireflet 120, 160, 200, 240 comportent au moins
une couche antireflet 128, 168, 208, 248.
La figure 3 montre un empilement 34 qui comporte une couche
fonctionnelle métallique 140, de préférence rnajoritairernent à base d'argent
ou en argent, qui est l'unique couche fonctionnelle métallique de
l'empilement et deux couches métalliques discontinues 123, 167, l'une étant
située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la couche fonctionnelle
métallique 140 en partant de ladite face 31 et l'autre étant située au-dessus
de la couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31.
La figure 13 illustre une solution similaire pour un empilement 35
bicouche fonctionnelles. Cet empilement 35 comporte deux couches
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fonctionnelles métalliques 140, 180, de préférence rnajoritairernent à base
d'argent ou en argent, et deux couches métalliques discontinues 123, 167,
l'une étant située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la première
couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 et l'autre
étant située au-dessus de la seconde couche fonctionnelle métallique 180 en
partant de ladite face 31.
La figure 14 illustre une solution similaire pour un empilement 36 tri-
couche fonctionnelles. Cet empilement 36 comporte trois couches
fonctionnelles métalliques 140, 180, 220, de préférence rnajoritairernent à
base d'argent ou en argent et deux couches métalliques discontinues 123,
167, l'une étant située entre d'une part ladite face 31 et d'autre part la
première couche fonctionnelle métallique 140 en partant de ladite face 31 et
l'autre étant située au-dessus de la troisième couche fonctionnelle
métallique 220 en partant de ladite face 31.
Ces trois configurations à double DML permettent de réaliser des
empilements à réflexion lumineuse basse mais présentant des couleurs en
transmission et en réflexion plus neutres que si les couches métalliques
discontinues étaient remplacées toutes les deux dans chaque configuration
par une couche métallique absorbante.
Sur la base de ces figures 13 et 14, il est possible de prévoir une unique
couche métallique discontinue inférieure 123 qui est située entre d'une part
ladite face 31 et d'autre part la première couche fonctionnelle
métallique 140 en partant de ladite face 31 ou une unique couche métallique
discontinue supérieure 167 qui est située au-dessus de la dernière couche
fonctionnelle métallique 180, 220 en partant de ladite face 31.
Utiliser rnajoritairernent un (ou plusieurs) métal noble du type Ag, Au,
PT ou Cu permet de déposer une DML d'une manière simple et fiable par
pulvérisation magnétron car ce procédé permet de bien gérer la croissance en
ilots ; en effet, l'absorption sélective repose en particulier sur le
caractère
plasrnonique du métal qui est rendu possible par une structuration en ilot.
La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple.
Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes
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variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que
défini par les revendications.
