JP2000281388A - 電波透過性波長選択ガラスおよびその製法 - Google Patents
電波透過性波長選択ガラスおよびその製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＴＶ放送、衛星放送、携帯電話それぞれの周波
数帯域の電波に対して反射率を低減させるとともに、充
分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する被膜付きガ
ラスを得ること。 【解決手段】ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡ
ｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆した表面に、連続層より
なるＡｇ層を成膜させたのち、熱処理することにより該
Ａｇ層を粒状よりなるＡｇ層に変化させること。
数帯域の電波に対して反射率を低減させるとともに、充
分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する被膜付きガ
ラスを得ること。 【解決手段】ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡ
ｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆した表面に、連続層より
なるＡｇ層を成膜させたのち、熱処理することにより該
Ａｇ層を粒状よりなるＡｇ層に変化させること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は建造物、自動車など
の窓ガラスに到来する電波、および可視光線を効率よく
透過させることができるとともに、太陽の熱線を反射し
て充分な断熱性を発揮できる波長選択ガラスに関する。
の窓ガラスに到来する電波、および可視光線を効率よく
透過させることができるとともに、太陽の熱線を反射し
て充分な断熱性を発揮できる波長選択ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、日射を遮蔽することを目的とし
て、導電性薄膜を被覆したり、または導電性薄膜を含む
フィルムを貼り付けた窓ガラスが普及し始めた。このよ
うな窓ガラスを高層ビルに施行するとＴＶ周波数帯域の
電波を反射して、ＴＶ画面にゴーストを発生させる原因
となるとともに室内アンテナで衛星放送を受信し難くな
る。また、住宅用窓ガラス或いは自動車用窓ガラスとし
て用いた場合には、携帯電話が通じ難くなる可能性があ
ったり、ガラスアンテナの利得が悪化したりする原因と
なりえる。
て、導電性薄膜を被覆したり、または導電性薄膜を含む
フィルムを貼り付けた窓ガラスが普及し始めた。このよ
うな窓ガラスを高層ビルに施行するとＴＶ周波数帯域の
電波を反射して、ＴＶ画面にゴーストを発生させる原因
となるとともに室内アンテナで衛星放送を受信し難くな
る。また、住宅用窓ガラス或いは自動車用窓ガラスとし
て用いた場合には、携帯電話が通じ難くなる可能性があ
ったり、ガラスアンテナの利得が悪化したりする原因と
なりえる。
【０００３】このような事情から現状では、ガラス基板
に電気抵抗の比較的高い透明な熱線反射膜を被覆して、
可視光線の透過を一部させるとともに、電波の反射を低
減させて電波障害を防止することが行なわれている。
に電気抵抗の比較的高い透明な熱線反射膜を被覆して、
可視光線の透過を一部させるとともに、電波の反射を低
減させて電波障害を防止することが行なわれている。
【０００４】また、導電性膜付きガラスの場合には、ガ
ラス基板に被覆させた導電性膜を、入射電波の電界方向
に平行な導電性膜の長さを電波の波長の１／２０倍以下
になるように分割し、電波障害を防止することが特許第
２６２０４５６号公報に示されている。
ラス基板に被覆させた導電性膜を、入射電波の電界方向
に平行な導電性膜の長さを電波の波長の１／２０倍以下
になるように分割し、電波障害を防止することが特許第
２６２０４５６号公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気抵抗の比較的高い透明な熱線反射膜を被覆する方法
は、電波の反射を低減して電波障害を防止することは出
来るが、熱線遮蔽性能が十分ではなく、生活の快適性に
おいて問題があった。また、特許第２６２０４５６号公
報に示された導電性膜を分割する方法は、分割する長さ
が太陽光の大部分を占める可視光、近赤外光の波長より
非常に大きいので、これらの光は全て反射してしまい、
電波障害を防止し充分な日射遮蔽性能を有する電波透過
性波長選択スクリーンガラスは得られるが、可視光の透
過性が確保できないという問題がある。さらに、開口部
のサイズが２ｍ×３ｍのように大きな窓では、例えば、
衛星放送波を透過させるためには、衛星放送の波長約２
５ｍｍの１／２０、少なくとも導電膜を１.２５ｍｍ平
方に、好ましくは０.５ｍｍ平方に切断しなければなら
ない。大面積の導電性膜をこのような小さいセグメント
に、例えば、イットリウム−アルミニウム−ガーネット
レーザで切断するには、長時間を要し現実的でない等の
問題があった。
電気抵抗の比較的高い透明な熱線反射膜を被覆する方法
は、電波の反射を低減して電波障害を防止することは出
来るが、熱線遮蔽性能が十分ではなく、生活の快適性に
おいて問題があった。また、特許第２６２０４５６号公
報に示された導電性膜を分割する方法は、分割する長さ
が太陽光の大部分を占める可視光、近赤外光の波長より
非常に大きいので、これらの光は全て反射してしまい、
電波障害を防止し充分な日射遮蔽性能を有する電波透過
性波長選択スクリーンガラスは得られるが、可視光の透
過性が確保できないという問題がある。さらに、開口部
のサイズが２ｍ×３ｍのように大きな窓では、例えば、
衛星放送波を透過させるためには、衛星放送の波長約２
５ｍｍの１／２０、少なくとも導電膜を１.２５ｍｍ平
方に、好ましくは０.５ｍｍ平方に切断しなければなら
ない。大面積の導電性膜をこのような小さいセグメント
に、例えば、イットリウム−アルミニウム−ガーネット
レーザで切断するには、長時間を要し現実的でない等の
問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点に鑑みて研究したものであって、ＴＶ放送、衛星放
送、携帯電話それぞれの周波数帯域の電波に対して反射
率を低減させて、電波障害を防止するとともに、充分な
日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する電波透過性波長
選択ガラスを提供することを目的とする。
題点に鑑みて研究したものであって、ＴＶ放送、衛星放
送、携帯電話それぞれの周波数帯域の電波に対して反射
率を低減させて、電波障害を防止するとともに、充分な
日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する電波透過性波長
選択ガラスを提供することを目的とする。
【０００７】すなわち、本発明の電波透過性波長選択ガ
ラスは、ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ
層（窒化アルミ層）を被覆した表面に、粒状のＡｇを分
散させたＡｇ層を積層させてなることを特徴とする。
ラスは、ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ
層（窒化アルミ層）を被覆した表面に、粒状のＡｇを分
散させたＡｇ層を積層させてなることを特徴とする。
【０００８】また、Ａｇ層は、平均粒径１００ｎｍ〜
０.５ｍｍ、厚さ５ｎｍ〜１μｍの範囲のＡｇ粒子より
構成される。
０.５ｍｍ、厚さ５ｎｍ〜１μｍの範囲のＡｇ粒子より
構成される。
【０００９】さらに、粒状のＡｇを分散させたＡｇ層
は、スパッタリング法により連続層よりなるＡｇ層を成
膜させたのち、熱処理することにより粒状のＡｇに変化
生成させたものが好適であり、また、連続層よりなるＡ
ｇ層を熱処理することにより生成した粒状のＡｇは、熱
処理前のＡｇと比較して、Ｘ線回折法で同定したＡｇ
（１１１）面の半値幅が８５％以下に減少してなること
が好ましい。
は、スパッタリング法により連続層よりなるＡｇ層を成
膜させたのち、熱処理することにより粒状のＡｇに変化
生成させたものが好適であり、また、連続層よりなるＡ
ｇ層を熱処理することにより生成した粒状のＡｇは、熱
処理前のＡｇと比較して、Ｘ線回折法で同定したＡｇ
（１１１）面の半値幅が８５％以下に減少してなること
が好ましい。
【００１０】またさらに、Ａｇ層上にＡｌＮ層（窒化ア
ルミ層）を被覆してなることもでき、電波透過性波長選
択ガラスの反射率は、波長が６００ｎｍ〜１５００ｎｍ
の範囲において最大値を有することが好ましい。
ルミ層）を被覆してなることもでき、電波透過性波長選
択ガラスの反射率は、波長が６００ｎｍ〜１５００ｎｍ
の範囲において最大値を有することが好ましい。
【００１１】また、式（１）で定義する近赤外域の遮蔽
効率（Ｅｓ）が０.３以上であることが好ましい。
効率（Ｅｓ）が０.３以上であることが好ましい。
【００１２】
【式１】
【００１３】ここで、 λ ：窓ガラスに入射する
電磁波の波長 Ｒdp：Ａｇを分散したガラスの反射率 Ｉsr：エアーマス１.０における太陽の放射強度 また、本発明の電波透過性波長選択ガラスの製法は、ス
パッタリング法により、ガラス基板表面、またはガラス
基板上にＡｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆した表面に連
続層よりなるＡｇ層を成膜したのち、熱処理をすること
により、粒状のＡｇよりなるＡｇ層を生成させてなるこ
とを特徴とする。
電磁波の波長 Ｒdp：Ａｇを分散したガラスの反射率 Ｉsr：エアーマス１.０における太陽の放射強度 また、本発明の電波透過性波長選択ガラスの製法は、ス
パッタリング法により、ガラス基板表面、またはガラス
基板上にＡｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆した表面に連
続層よりなるＡｇ層を成膜したのち、熱処理をすること
により、粒状のＡｇよりなるＡｇ層を生成させてなるこ
とを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の電波透過性波長選択ガラ
スは、ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ層
（窒化アルミ層）を被覆した表面に、粒状のＡｇが分散
されてなるＡｇ層を被覆してなるものであり、その代表
的な製法としては、スパッタリング法により、ガラス基
板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ層（窒化アルミ
層）を被覆した表面に連続層のＡｇよりなるＡｇ層を成
膜したのち、熱処理をすることにより、該連続層のＡｇ
よりなるＡｇ層中のＡｇを粒状のＡｇに変化させて作製
することができる。
スは、ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ層
（窒化アルミ層）を被覆した表面に、粒状のＡｇが分散
されてなるＡｇ層を被覆してなるものであり、その代表
的な製法としては、スパッタリング法により、ガラス基
板表面、またはガラス基板上にＡｌＮ層（窒化アルミ
層）を被覆した表面に連続層のＡｇよりなるＡｇ層を成
膜したのち、熱処理をすることにより、該連続層のＡｇ
よりなるＡｇ層中のＡｇを粒状のＡｇに変化させて作製
することができる。
【００１５】得られた波長選択ガラスは、ＴＶ放送、衛
星放送、携帯電話それぞれの周波数帯域の電波に対して
反射率を低減させて、電波障害を防止するとともに、充
分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する電波透過性
波長選択ガラスである。
星放送、携帯電話それぞれの周波数帯域の電波に対して
反射率を低減させて、電波障害を防止するとともに、充
分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を有する電波透過性
波長選択ガラスである。
【００１６】前記波長選択ガラスの反射率（Ｒdp）は、
下記（２）式で示されるような理論式により、銀の形状
から算出することができる。（この理論式は、本発明者
が、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｖｏｌｕｍｅ ８４， Ｎｕｍｂｅｒ １１，
６２８５−８２９０（１９９８）ですでに発表してい
る。)
下記（２）式で示されるような理論式により、銀の形状
から算出することができる。（この理論式は、本発明者
が、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｖｏｌｕｍｅ ８４， Ｎｕｍｂｅｒ １１，
６２８５−８２９０（１９９８）ですでに発表してい
る。)
【００１７】
【式２】
【００１８】ここで、 Ｒdp： 反射率 λ ： 波長 ［ｎｍ］ ＡＲ： 銀微粒子が占める面積率 Ｒms： 銀層の厚さＤの銀多層膜の反射率 Ｄ ： 銀層の厚さ ［ｎｍ］ Ｅsg： 分割係数（板ガラス基板、または誘電体膜上に
無限繰り返しに配列した完全導体からなる正方形セグメ
ントの長さと入射光の波長の比がＬi／λ、前記セグメ
ントが占める面積率がＡＲの系の反射率） Ｌi： 銀微粒子の粒径 ［ｎｍ］ Ｓr： 粒径Ｌiの銀微粒子の面積率 ｎi： 粒径Ｌiの銀微粒子の数 以下に、本発明の波長選択ガラスの反射率（Ｒdp）が、
上記（２）式で示される理論式により、銀の形状から算
出することができることを、以下に示す式（３）〜（１
４）により説明する。
無限繰り返しに配列した完全導体からなる正方形セグメ
ントの長さと入射光の波長の比がＬi／λ、前記セグメ
ントが占める面積率がＡＲの系の反射率） Ｌi： 銀微粒子の粒径 ［ｎｍ］ Ｓr： 粒径Ｌiの銀微粒子の面積率 ｎi： 粒径Ｌiの銀微粒子の数 以下に、本発明の波長選択ガラスの反射率（Ｒdp）が、
上記（２）式で示される理論式により、銀の形状から算
出することができることを、以下に示す式（３）〜（１
４）により説明する。
【００１９】以下、順を追って、完全導体セグメントを
誘電体基板上に周期的に固定した系の反射率を算出する
電気的な積分方程式を導く方法について説明する。先
ず、理論式による分割係数Ｅsgの求め方について説明す
る。（１）誘起電流分布 下記の計算では、導電体セグメントおよび誘電体基板か
らの放射が電磁界を誘起すると仮定する。
誘電体基板上に周期的に固定した系の反射率を算出する
電気的な積分方程式を導く方法について説明する。先
ず、理論式による分割係数Ｅsgの求め方について説明す
る。（１）誘起電流分布 下記の計算では、導電体セグメントおよび誘電体基板か
らの放射が電磁界を誘起すると仮定する。
【００２０】ここで論ずる周期アレーと電磁波の状態を
図１に幾何学的に示す。 ｘ軸、ｙ軸の周期単位ａ、ｂ
それぞれの無限周期アレーを誘電体基板上に固定する。
基板の厚さはｄ、誘電率はεr である。 (θi,φi)方
向から伝搬してきた電界強度Ｅiの入射平面波で、周波
数選択スクリーンを照射すると仮定する。αは、(θi,
φi)面内での偏波角である。
図１に幾何学的に示す。 ｘ軸、ｙ軸の周期単位ａ、ｂ
それぞれの無限周期アレーを誘電体基板上に固定する。
基板の厚さはｄ、誘電率はεr である。 (θi,φi)方
向から伝搬してきた電界強度Ｅiの入射平面波で、周波
数選択スクリーンを照射すると仮定する。αは、(θi,
φi)面内での偏波角である。
【００２１】
【式３】
【００２２】電流J cは、入射波によって導電体表面に
誘起されると仮定する。 この電流は入射波の位相に比
例する。 そして構造が周期的であるので、電流はフー
リエ級数展開が可能である。 従って、電流分布は次の
ように表現できる。
誘起されると仮定する。 この電流は入射波の位相に比
例する。 そして構造が周期的であるので、電流はフー
リエ級数展開が可能である。 従って、電流分布は次の
ように表現できる。
【００２３】
【式４】
【００２４】
【式５】
【００２５】
【式６】
【００２６】任意形状の導電体はワイヤーセグメントで
電気的に近似できる。電流分布は区分的正弦波（ＰＷ
Ｓ）函数で表現できる。
電気的に近似できる。電流分布は区分的正弦波（ＰＷ
Ｓ）函数で表現できる。
【００２７】
【式７】
【００２８】
【式８】
【００２９】（２）放射界（反射電界と反射磁界） 散乱体表面の誘起磁流・誘起電流が放射する電界を反射
電界という。この反射電界は、グリーン函数を用いると
式（９）で表現できる。
電界という。この反射電界は、グリーン函数を用いると
式（９）で表現できる。
【００３０】
【式９】
【００３１】（３）電力反射率
【００３２】
【式１０】
【００３３】
【式１１】
【００３４】
【式１２】
【００３５】以上、分割係数Ｅsgの求め方について説明
した。次に、（２）式の粒径分布（銀粒子の粒径、面積
率、粒子の数）について求める。 （４）銀粒子の平均粒径
した。次に、（２）式の粒径分布（銀粒子の粒径、面積
率、粒子の数）について求める。 （４）銀粒子の平均粒径
【００３６】
【式１３】
【００３７】銀粒子の平均粒径（ｌ）は次のように計算
できる。
できる。
【００３８】
【式１４】
【００３９】後述の実施例２で述べるように、近赤外域
の遮蔽効率が０．３以上を確保するためには、銀粒子の
平均粒径が１０ｎｍ以上および銀粒子の厚みが５ｎｍ以
上であることが好ましい。なお、銀粒子の粒径が０．５
ｍｍ以上になると電波障害の問題が発生するので好まし
くない。次に、前記で示した分割係数Ｅsgと粒径分布か
ら反射率を求める方法について説明する。 （５）銀を分散させたＡｌＮ系の反射率の理論式 Ａｇ層の反射率は、銀原子のプラズマ振動の影響を受け
る。それ故、銀を分散させたＡｌＮ層の反射率（Ｒdp）
は表面抵抗率（Ｒsq）、入射波の波長（λ）と銀の粒径
に依存する。Ｒdpに対する粒径の影響を、分割係数（Ｅ
sg)の項で表現する。
の遮蔽効率が０．３以上を確保するためには、銀粒子の
平均粒径が１０ｎｍ以上および銀粒子の厚みが５ｎｍ以
上であることが好ましい。なお、銀粒子の粒径が０．５
ｍｍ以上になると電波障害の問題が発生するので好まし
くない。次に、前記で示した分割係数Ｅsgと粒径分布か
ら反射率を求める方法について説明する。 （５）銀を分散させたＡｌＮ系の反射率の理論式 Ａｇ層の反射率は、銀原子のプラズマ振動の影響を受け
る。それ故、銀を分散させたＡｌＮ層の反射率（Ｒdp）
は表面抵抗率（Ｒsq）、入射波の波長（λ）と銀の粒径
に依存する。Ｒdpに対する粒径の影響を、分割係数（Ｅ
sg)の項で表現する。
【００４０】厚さ４０ｎｍのＡｌＮ層上に完全導体の正
方形セグメントを周期的に固定した系の反射率の理論値
をＥsgと定義する。理論値は、式（１２）を用いて算出
する。この係数は、Ｌ/λと面積率（ＡＲ）に依存す
る。 Ｌ/λは、セグメントの大きさ（銀粒子の粒径に
対応する）と図２に示した入射光の波長の比である。
なお、図２は、ＡＲ＝２2 /３2 の分割係数（Ｅsg）と
Ｌ/λ（セグメントの大きさと入射光の波長の比を示す
図である。
方形セグメントを周期的に固定した系の反射率の理論値
をＥsgと定義する。理論値は、式（１２）を用いて算出
する。この係数は、Ｌ/λと面積率（ＡＲ）に依存す
る。 Ｌ/λは、セグメントの大きさ（銀粒子の粒径に
対応する）と図２に示した入射光の波長の比である。
なお、図２は、ＡＲ＝２2 /３2 の分割係数（Ｅsg）と
Ｌ/λ（セグメントの大きさと入射光の波長の比を示す
図である。
【００４１】ＡＲは、Ｌ /ａ、すなわちセグメントの面
積と図１に示した単位セル（最小繰り返し単位）の面積
の比である。ＡＲ＝２ /３（＝０.４４４）にもかかわ
らず、図２のＥsgはＬ/λ＝０.５２５で、１.０に近づ
く。これは、導体のＲsq.と基板の誘電損率が無視でき
るほどに小さい場合、共鳴周波数において入射波のエネ
ルギーが単位セル上の誘起電流に全て変換されることに
起因する。Ｒdpは、ＲmsとＥsgの積に等しいと仮定し
て、Ｒdpを求める式（２）を提案する。ＲmsはＡｌＮ
(３０ｎｍ)/Ａｇ(Ｄｎｍ)/ＡｌＮ(１０ｎｍ)多層膜の反
射率である。なお、ＤはＡｇ粒子の平均厚みである。
積と図１に示した単位セル（最小繰り返し単位）の面積
の比である。ＡＲ＝２ /３（＝０.４４４）にもかかわ
らず、図２のＥsgはＬ/λ＝０.５２５で、１.０に近づ
く。これは、導体のＲsq.と基板の誘電損率が無視でき
るほどに小さい場合、共鳴周波数において入射波のエネ
ルギーが単位セル上の誘起電流に全て変換されることに
起因する。Ｒdpは、ＲmsとＥsgの積に等しいと仮定し
て、Ｒdpを求める式（２）を提案する。ＲmsはＡｌＮ
(３０ｎｍ)/Ａｇ(Ｄｎｍ)/ＡｌＮ(１０ｎｍ)多層膜の反
射率である。なお、ＤはＡｇ粒子の平均厚みである。
【００４２】
【式２】
【００４３】ここで、
【００４４】
【式１５】
【００４５】ここで、ＡＲo は、薄膜の全面積に対する
銀粒子の占める割合である。ＲmsはＲsqとλの函数であ
る。そして、ＥsqはＬ/λに依存するので、式（２）
は、ＲdpがＲsq、λとＬに依存することを示している。
Σの項は銀粒子の粒径分布のＲdpへの影響を描写して
いる。 図２に示したように、Ｌ/λの増大に対するＥs
qの変化が非線形のため、Σの項が必要である。
銀粒子の占める割合である。ＲmsはＲsqとλの函数であ
る。そして、ＥsqはＬ/λに依存するので、式（２）
は、ＲdpがＲsq、λとＬに依存することを示している。
Σの項は銀粒子の粒径分布のＲdpへの影響を描写して
いる。 図２に示したように、Ｌ/λの増大に対するＥs
qの変化が非線形のため、Σの項が必要である。
【００４６】ＡｌＮ層中のＡｇの全重量は、Ａｇ層の熱
処理の間一定に保たれるので、ＤとＬは、式（２）と
（１５）で表現できる。
処理の間一定に保たれるので、ＤとＬは、式（２）と
（１５）で表現できる。
【００４７】
【式１６】
【００４８】
【式１７】
【００４９】ここで、Ｌm は、セグメントの平均長さ、
Ｄ0 は、成膜直後の多層膜中のＡｇ層の厚さである。な
お、Ａｇは紫外線領域にプラズマ振動数が存在し、さら
に、この周波数の低周波数側に、「銀の窓」と呼ばれる
Ａｇの消衰係数が無限小になる領域があるので、Ａｇ粒
子の厚みと、誘電体干渉膜の膜厚を制御すれば、可視光
の透過性が確保できる。
Ｄ0 は、成膜直後の多層膜中のＡｇ層の厚さである。な
お、Ａｇは紫外線領域にプラズマ振動数が存在し、さら
に、この周波数の低周波数側に、「銀の窓」と呼ばれる
Ａｇの消衰係数が無限小になる領域があるので、Ａｇ粒
子の厚みと、誘電体干渉膜の膜厚を制御すれば、可視光
の透過性が確保できる。
【００５０】加熱によりＡｇ膜は、粒子状に分散した状
態に変化する。この粒径は、前記した０.５ｍｍよりは
るかに小さく、また、Ａｇ膜の厚み、熱処理条件などを
制御するこにより、近赤外線を選択的に反射するガラス
が得られる。
態に変化する。この粒径は、前記した０.５ｍｍよりは
るかに小さく、また、Ａｇ膜の厚み、熱処理条件などを
制御するこにより、近赤外線を選択的に反射するガラス
が得られる。
【００５１】
【実施例】以下、本発明の実施の１例を述べる。但し、
本発明は、これに限定するものではない。実施例１ 電波透過性波長選択ガラスは、ＤＣマグネトロン・スパ
ッタリング法により成膜した。 スパッタリング前に、真空槽を２×１０-4Ｐａまで真
空引きした。なお、スパッタリング中、ターゲット−ガ
ラス基板間の距離は９０ｍｍに固定した。 最下層のＡｌＮ層は、純Ａｌターゲット（直径１２９
ｍｍ、厚み１０ｍｍ）を用いて、反応スパッタで堆積さ
せた。なお、異常放電を防止するために、周波数１０ｋ
Ｈｚの矩形パルス波をカソードに印加した。スパッタリ
ング中、Ｎ２／Ａｒガス流量比を２０／８０に調整する
方法で混合ガスの圧力を０．７Ｐａに制御した。 アルゴンのガス圧０．７Ｐａで、純Ａｇターゲット
（直径１２９ｍｍ、厚み５ｍｍ）を用いて、中間層のＡ
ｇ層を堆積させた。 最上段のＡｌＮ層を積層する前に、スパッタリング
真空槽内で、成膜直後のＡｌＮ／Ａｇ層を２×１０-4Ｐ
ａ、２００℃で加熱処理した。 最上層のＡｌＮ層は、最下層のＡｌＮ層と同じ方法に
より、純Ａｌターゲット（直径１２９ｍｍ、厚み１０ｍ
ｍ）を用いて、反応スパッタで堆積させた。
本発明は、これに限定するものではない。実施例１ 電波透過性波長選択ガラスは、ＤＣマグネトロン・スパ
ッタリング法により成膜した。 スパッタリング前に、真空槽を２×１０-4Ｐａまで真
空引きした。なお、スパッタリング中、ターゲット−ガ
ラス基板間の距離は９０ｍｍに固定した。 最下層のＡｌＮ層は、純Ａｌターゲット（直径１２９
ｍｍ、厚み１０ｍｍ）を用いて、反応スパッタで堆積さ
せた。なお、異常放電を防止するために、周波数１０ｋ
Ｈｚの矩形パルス波をカソードに印加した。スパッタリ
ング中、Ｎ２／Ａｒガス流量比を２０／８０に調整する
方法で混合ガスの圧力を０．７Ｐａに制御した。 アルゴンのガス圧０．７Ｐａで、純Ａｇターゲット
（直径１２９ｍｍ、厚み５ｍｍ）を用いて、中間層のＡ
ｇ層を堆積させた。 最上段のＡｌＮ層を積層する前に、スパッタリング
真空槽内で、成膜直後のＡｌＮ／Ａｇ層を２×１０-4Ｐ
ａ、２００℃で加熱処理した。 最上層のＡｌＮ層は、最下層のＡｌＮ層と同じ方法に
より、純Ａｌターゲット（直径１２９ｍｍ、厚み１０ｍ
ｍ）を用いて、反応スパッタで堆積させた。
【００５２】前記或いはの工程を終了したガラス基
板／ＡｌＮ層／Ａｇ層からなるサンプルについて、下記
に示す方法により、銀粒子の粒径分布の測定を行った。 Ａ.銀粒子の粒径分布 の工程を終了したガラス基板／ＡｌＮ層／Ａｇ層から
なるサンプルの表面の状態を、日立Ｓ−４１５を用いた
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を図３に示
す。なお、図３の各粒子の大きさを Martin法で読み取
った粒径分布を表１に示す。
板／ＡｌＮ層／Ａｇ層からなるサンプルについて、下記
に示す方法により、銀粒子の粒径分布の測定を行った。 Ａ.銀粒子の粒径分布 の工程を終了したガラス基板／ＡｌＮ層／Ａｇ層から
なるサンプルの表面の状態を、日立Ｓ−４１５を用いた
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を図３に示
す。なお、図３の各粒子の大きさを Martin法で読み取
った粒径分布を表１に示す。
【００５３】結果、面積比（銀粒子が占める面積と全面
積の比と定義）は０.２０であった。表１の粒径（ｌ）
と数（ｎ）を式（１３）と（１４）に代入した結果、平
均粒径は８７ｎｍとなった。粒径分布は、表２にＳr の
関数として示す。
積の比と定義）は０.２０であった。表１の粒径（ｌ）
と数（ｎ）を式（１３）と（１４）に代入した結果、平
均粒径は８７ｎｍとなった。粒径分布は、表２にＳr の
関数として示す。
【００５４】の工程を終了したガラス基板／ＡｌＮ層
／Ａｇ層からなるサンプルの表面の状態を、セイコ製Ｓ
ＰＡー２５０を用いた原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて観
察した結果、平均粒子径は１６８ｎｍで、面積率は０.
３８であった。
／Ａｇ層からなるサンプルの表面の状態を、セイコ製Ｓ
ＰＡー２５０を用いた原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて観
察した結果、平均粒子径は１６８ｎｍで、面積率は０.
３８であった。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】Ｂ.結晶の配向性 前記およびの工程を終了したガラス基板／ＡｌＮ層
／Ａｇ層からなるサンプルについて、銀結晶の配向性を
評価した。なお、測定は、ＣｕＫαの特性Ｘ線を用い理
学製ＲＩＮＴ−１５００のＸ線回折（ＸＲＤ）法で測定
した。
／Ａｇ層からなるサンプルについて、銀結晶の配向性を
評価した。なお、測定は、ＣｕＫαの特性Ｘ線を用い理
学製ＲＩＮＴ−１５００のＸ線回折（ＸＲＤ）法で測定
した。
【００５８】結果、の工程が終了した成膜直後のガラ
ス基板／ＡｌＮ層／Ａｇ層のサンプルにおけるＡｇ層
は、基板に平行にＡｇ（１１１）面が成長した多結晶銀
を含むことを示している。また、の工程の熱処理を行
うことにより、前記図３で示すようにＡｇ連続層が不連
続な粒子に変化すると、Ａｇ（２００）面の回折ピーク
の強度は多少増加した。また、表３は、Ａｇ（１１１）
面の面間隔が２時間の熱処理の結果、２３６.６から２
３５.９ｐｍに減少することを示している。ピークの半
値幅もまた減少する傾向を示した。
ス基板／ＡｌＮ層／Ａｇ層のサンプルにおけるＡｇ層
は、基板に平行にＡｇ（１１１）面が成長した多結晶銀
を含むことを示している。また、の工程の熱処理を行
うことにより、前記図３で示すようにＡｇ連続層が不連
続な粒子に変化すると、Ａｇ（２００）面の回折ピーク
の強度は多少増加した。また、表３は、Ａｇ（１１１）
面の面間隔が２時間の熱処理の結果、２３６.６から２
３５.９ｐｍに減少することを示している。ピークの半
値幅もまた減少する傾向を示した。
【００５９】
【表３】
【００６０】Ｃ.反射率 の工程が完了した成膜直後の試料と、の工程を完了
した熱処理試料の反射率スペクトルを測定した。なお、
反射スペクトルは日立製３４０分光光度計を用いて、室
温で、３５０から１８００ｎｍの範囲で測定した結果を
図４に示す。
した熱処理試料の反射率スペクトルを測定した。なお、
反射スペクトルは日立製３４０分光光度計を用いて、室
温で、３５０から１８００ｎｍの範囲で測定した結果を
図４に示す。
【００６１】Ａｇ層の厚さをの工程が完了した成膜直
後の試料の反射率曲線から求める。４端子マトリックス
法で計算した反射率の理論曲線は、図５に示したよう
に、成膜直後のＡｇ層の厚さが８ｎｍのとき、測定値と
よく一致した。なお、図５は、成膜直後の試料の実験値
（○）と理論値（ー）との反射スペクトルの比較を示し
た図である。理論値は、Ａｇ層の厚さを８ｎｍと仮定し
て計算した。
後の試料の反射率曲線から求める。４端子マトリックス
法で計算した反射率の理論曲線は、図５に示したよう
に、成膜直後のＡｇ層の厚さが８ｎｍのとき、測定値と
よく一致した。なお、図５は、成膜直後の試料の実験値
（○）と理論値（ー）との反射スペクトルの比較を示し
た図である。理論値は、Ａｇ層の厚さを８ｎｍと仮定し
て計算した。
【００６２】一方、表３で、加熱時間が０時間のＡｇ
（１１１）ピークの半値幅を式（１８）［Ｓｃｈｅｒｒ
ｅｒの式］に代入して成膜直後のＡｇ層中の結晶の厚み
を求めた結果、その値は１０ｎｍとなった。Ａｇ層の厚
さは、結晶の大きさに等しいことになる。すなわち、Ａ
ｇ層は基板に平行なＡｇ（１１１）面が成長した多結晶
銀から構成されていることを示している。
（１１１）ピークの半値幅を式（１８）［Ｓｃｈｅｒｒ
ｅｒの式］に代入して成膜直後のＡｇ層中の結晶の厚み
を求めた結果、その値は１０ｎｍとなった。Ａｇ層の厚
さは、結晶の大きさに等しいことになる。すなわち、Ａ
ｇ層は基板に平行なＡｇ（１１１）面が成長した多結晶
銀から構成されていることを示している。
【００６３】
【式１８】
【００６４】ここで、ＣＴ ： 結晶の厚み ［ Å
］ λ ： 照射Ｘ線の波長［ Å ］ Δ(2θ)： 半値幅 ［radian］ θ ： Ｘ線の入射角度［radian］ 図４に示したの工程を完了した熱処理試料の反射率曲
線から、Ａｇ層の熱処理によって波長が７８０ｎｍより
小さい入射波の反射率は増大し、７８０ｎｍより長い入
射波の反射率は減少することが示された。この現象は、
粒径が入射波の波長より小さい銀粒子の分散によると考
えられる。図６に示した曲線は、銀微粒子の面積平均粒
径１３０ｎｍ、銀粒子の厚み１８ｎｍ、面積率０．４４
４の波長選択膜の反射率について３５０ｎｍ〜１８００
ｎｍの波長範囲で、理論式（２）から求めた理論曲線で
ある。この曲線は、図６に黒丸で示した実施例の値とよ
く一致している。ところが、表４に示したように、ＳＥ
Ｍで観測した平均粒径は、理論粒径より小さい値であ
る。この差は、ＳＥＭ観察では銀の粒径を過小に見積も
ることに原因がある。すなわち、厚さ約３ｎｍの粒子の
裾野から散乱された２次電子の強度は弱いので、粒子の
裾野として検出できなかったためと考えられる。また、
表４に示したように銀微粒子の銀粒子の子の銀粒子の厚
みはＸ線的に求めた測定値と一致する。本実施例で、理
論式（２）の妥当性が証明できた。
］ λ ： 照射Ｘ線の波長［ Å ］ Δ(2θ)： 半値幅 ［radian］ θ ： Ｘ線の入射角度［radian］ 図４に示したの工程を完了した熱処理試料の反射率曲
線から、Ａｇ層の熱処理によって波長が７８０ｎｍより
小さい入射波の反射率は増大し、７８０ｎｍより長い入
射波の反射率は減少することが示された。この現象は、
粒径が入射波の波長より小さい銀粒子の分散によると考
えられる。図６に示した曲線は、銀微粒子の面積平均粒
径１３０ｎｍ、銀粒子の厚み１８ｎｍ、面積率０．４４
４の波長選択膜の反射率について３５０ｎｍ〜１８００
ｎｍの波長範囲で、理論式（２）から求めた理論曲線で
ある。この曲線は、図６に黒丸で示した実施例の値とよ
く一致している。ところが、表４に示したように、ＳＥ
Ｍで観測した平均粒径は、理論粒径より小さい値であ
る。この差は、ＳＥＭ観察では銀の粒径を過小に見積も
ることに原因がある。すなわち、厚さ約３ｎｍの粒子の
裾野から散乱された２次電子の強度は弱いので、粒子の
裾野として検出できなかったためと考えられる。また、
表４に示したように銀微粒子の銀粒子の子の銀粒子の厚
みはＸ線的に求めた測定値と一致する。本実施例で、理
論式（２）の妥当性が証明できた。
【００６５】
【表４】
【００６６】実施例２ 実施例１で、理論式（２）の妥当性が証明できたので、
式（２）の理論値から、波長選択膜に適した銀微粒子の
形状を求める。先ず、銀粒子系の遮弊効率（Ｅs）は式
（１）で定義される。式（２）のＳr はセグメントの種
々の平均サイズ（Ｌi）に対して一定であると仮定し
て、ＡＲ＝０.４４４、Ｄ0＝８nmの銀粒子系の最大遮蔽
効率を式（２）で計算する。 図７に示したようにＬi
＝３７５nmのとき、可視光および放送波領域で、断熱ガ
ラスの透明性を確保しながら、遮蔽効率は最大となる。
なお図７は、銀粒子系の遮弊効率とセグメントの平均サ
イズを示す図である。遮弊効率は、ＡＲ＝２2 /３2 、
Ｄi＝１８nmと仮定して、式（２）から算出した。Ｄi＝
３７５nmの反射スペクトルの理論曲線を図９に示す。銀
粒子分散ＡｌＮ膜で、375nmの理論反射スペクトル
（−）とＬm＝130nmの測定反射スペクトル（●）の比較
を示す図である。理論値はＡＲ＝２2 /３2 、Ｌi＝１８
nmと仮定して、式（２）から算出した。
式（２）の理論値から、波長選択膜に適した銀微粒子の
形状を求める。先ず、銀粒子系の遮弊効率（Ｅs）は式
（１）で定義される。式（２）のＳr はセグメントの種
々の平均サイズ（Ｌi）に対して一定であると仮定し
て、ＡＲ＝０.４４４、Ｄ0＝８nmの銀粒子系の最大遮蔽
効率を式（２）で計算する。 図７に示したようにＬi
＝３７５nmのとき、可視光および放送波領域で、断熱ガ
ラスの透明性を確保しながら、遮蔽効率は最大となる。
なお図７は、銀粒子系の遮弊効率とセグメントの平均サ
イズを示す図である。遮弊効率は、ＡＲ＝２2 /３2 、
Ｄi＝１８nmと仮定して、式（２）から算出した。Ｄi＝
３７５nmの反射スペクトルの理論曲線を図９に示す。銀
粒子分散ＡｌＮ膜で、375nmの理論反射スペクトル
（−）とＬm＝130nmの測定反射スペクトル（●）の比較
を示す図である。理論値はＡＲ＝２2 /３2 、Ｌi＝１８
nmと仮定して、式（２）から算出した。
【００６７】Ｌm＝Ｌi が１３０nmから３７５nmまで増
大することにより、反射が最大となる位置は、長波長側
にシフトする。これは、近赤外線のみを反射する波長選
択スクリーンは銀粒子の大きさを調整することにより設
計できることを示している。反射率の理論値は、８００
nm以下の波長域で５〜６箇所鋭く減少している。 セグ
メントは周期的に配列されているので、図２の場合、Ｌ
/λ＝０.６２６で反射率が鋭く減少する。
大することにより、反射が最大となる位置は、長波長側
にシフトする。これは、近赤外線のみを反射する波長選
択スクリーンは銀粒子の大きさを調整することにより設
計できることを示している。反射率の理論値は、８００
nm以下の波長域で５〜６箇所鋭く減少している。 セグ
メントは周期的に配列されているので、図２の場合、Ｌ
/λ＝０.６２６で反射率が鋭く減少する。
【００６８】次に、代表例として、銀微粒子の面積平均
粒径が３７５ｎｍの場合の波長選択ガラスの近赤外域の
遮蔽効率および可視光の透過率の銀微粒子の厚み依存性
を理論式（２）から求めた結果を表５と表６に示す。な
お、面積率は、代表値として０．４４４と０．８２６を
用いた。
粒径が３７５ｎｍの場合の波長選択ガラスの近赤外域の
遮蔽効率および可視光の透過率の銀微粒子の厚み依存性
を理論式（２）から求めた結果を表５と表６に示す。な
お、面積率は、代表値として０．４４４と０．８２６を
用いた。
【００６９】表５と表６より、近赤外域の遮蔽効率が
０.３以上を確保するためには、銀微粒子の厚みが５ｎ
ｍ以上必要であることがわかる。一方、銀微粒子の厚み
が３０ｎｍを越えると近赤外域の遮蔽効率は、可視光の
透過性を有しながら飽和に達する。
０.３以上を確保するためには、銀微粒子の厚みが５ｎ
ｍ以上必要であることがわかる。一方、銀微粒子の厚み
が３０ｎｍを越えると近赤外域の遮蔽効率は、可視光の
透過性を有しながら飽和に達する。
【００７０】式（１８）のＳｃｈｅｒｒｅｒの式から求
められる銀粒子の厚さは、Ａｇの（１１１）面の回折ピ
ークの半値幅に逆比例するので、粒子厚さの測定限界
は、半値幅の検出限界値で決まる。この値は、現在のＸ
線回折装置では、０.０１度程度である。この値を式
（１８）に代入すると、１μｍとなる。すなわち、Ｓｃ
ｈｅｒｒｅｒの式は、銀粒子の厚さが１μｍ以下の場合
にのみ適応できる。従って、銀微粒子の好ましい厚み
は、５ｎｍ〜１μｍの範囲である。なお、ＣｕＫαの特
性Ｘ線の波長は、１.５４０５Å、Ａｇの（１１１）面
に対応するＸ線の入射角度は、３８.１２／２度であ
る。
められる銀粒子の厚さは、Ａｇの（１１１）面の回折ピ
ークの半値幅に逆比例するので、粒子厚さの測定限界
は、半値幅の検出限界値で決まる。この値は、現在のＸ
線回折装置では、０.０１度程度である。この値を式
（１８）に代入すると、１μｍとなる。すなわち、Ｓｃ
ｈｅｒｒｅｒの式は、銀粒子の厚さが１μｍ以下の場合
にのみ適応できる。従って、銀微粒子の好ましい厚み
は、５ｎｍ〜１μｍの範囲である。なお、ＣｕＫαの特
性Ｘ線の波長は、１.５４０５Å、Ａｇの（１１１）面
に対応するＸ線の入射角度は、３８.１２／２度であ
る。
【００７１】
【表５】
【００７２】
【表６】
【００７３】代表例として、銀微粒子の厚みが２０ｎｍ
の場合の波長選択ガラスの近赤外域の遮蔽効率および可
視光透過率の銀微粒子の面積平均粒径依存性を理論式
（２）から求めた結果を表７と表８に示す。表７、およ
び表８より、近赤外域の遮蔽効率が０.３以上を確保す
るためには、銀微粒子の粒径が１００ｎｍ以上必要であ
ることがわかる。粒径の増大に伴い遮蔽効率は増大する
が、面積率によって異なるがある粒径以上になると減少
する。しかし、遮蔽効率が０.３以下にはならない。と
ころが、粒径が、現在使用されている放送波の内、最も
波長の短い衛星放送波の波長の１／２０以上になると電
波障害が問題となる（特許登録番号２６２０４５６参
照）ので、銀粒子の粒径は０.５ｍｍ以下が望ましい。
の場合の波長選択ガラスの近赤外域の遮蔽効率および可
視光透過率の銀微粒子の面積平均粒径依存性を理論式
（２）から求めた結果を表７と表８に示す。表７、およ
び表８より、近赤外域の遮蔽効率が０.３以上を確保す
るためには、銀微粒子の粒径が１００ｎｍ以上必要であ
ることがわかる。粒径の増大に伴い遮蔽効率は増大する
が、面積率によって異なるがある粒径以上になると減少
する。しかし、遮蔽効率が０.３以下にはならない。と
ころが、粒径が、現在使用されている放送波の内、最も
波長の短い衛星放送波の波長の１／２０以上になると電
波障害が問題となる（特許登録番号２６２０４５６参
照）ので、銀粒子の粒径は０.５ｍｍ以下が望ましい。
【００７４】
【表７】
【００７５】
【表８】
【００７６】
【発明の効果】本発明は、ＴＶ放送、衛星放送、携帯電
話それぞれの周波数帯域の電波に対して反射率を低減さ
せるとともに、充分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を
有するので、ＴＶ画面にゴーストを発生させたり、携帯
電話が通じなくなったり、或いはガラスアンテナの利得
が悪くなったり等の電波障害がなく、且つ日射を充分に
遮蔽される等快適な生活をすることが可能である。
話それぞれの周波数帯域の電波に対して反射率を低減さ
せるとともに、充分な日射遮蔽性能と可視光線透過性を
有するので、ＴＶ画面にゴーストを発生させたり、携帯
電話が通じなくなったり、或いはガラスアンテナの利得
が悪くなったり等の電波障害がなく、且つ日射を充分に
遮蔽される等快適な生活をすることが可能である。
【図１】散乱体の幾何学的図面を示す
【図２】ＡＲ＝２2 /３2 の分割係数（Ｅsg）とＬ/λ
（セグメントの大きさと入射光の波長の比）との関係を
示す図である。
（セグメントの大きさと入射光の波長の比）との関係を
示す図である。
【図３】銀分散ＡｌＮ層のＳＥＭ顕微鏡写真を示す図で
ある
ある
【図４】熱処理前後の反射率を示す図である
【図５】成膜直後の試料の実験（○）と理論（−）反射
スペクトルの比較を示す図である。
スペクトルの比較を示す図である。
【図６】銀分散ＡｌＮ膜の反射スペクトルの実験値
（●）と理論値（−）比較を示す図である。
（●）と理論値（−）比較を示す図である。
【図７】銀粒子系の遮蔽効果とセグメントの平均サイズ
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図８】銀粒子分散ＡｌＮ膜で、Ｌｍ＝３７５ｎｍの理
論反射スペクトル（−）とＬｍ＝１３０ｎｍの測定反射
スペクトル（●）の比較を示す図である。
論反射スペクトル（−）とＬｍ＝１３０ｎｍの測定反射
スペクトル（●）の比較を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小南 昌信 大阪府枚方市北山１丁目47−９ Ｆターム(参考） 4G059 AA01 AC06 AC30 EA12 EB04 GA01 GA02 GA04 GA14 4K029 AA09 AA24 BA04 BA58 BB02 BC00 BC08 CA05
Claims (8)
- 【請求項１】ガラス基板表面、またはガラス基板上にＡ
ｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆した表面に、粒状のＡｇ
を分散させたＡｇ層を積層させてなることを特徴とする
電波透過性波長選択ガラス。 - 【請求項２】Ａｇ層は、平均粒径１００ｎｍ〜０.５ｍ
ｍ、粒子の厚さ５ｎｍ〜１μｍの範囲のＡｇ粒子より構
成されてなることを特徴とする請求項１記載の電波透過
性波長選択ガラス。 - 【請求項３】粒状のＡｇを分散させたＡｇ層は、スパッ
タリング法により連続層よりなるＡｇ層を成膜させたの
ち、熱処理することにより粒状のＡｇに変化生成させた
ものであることを特徴とする請求項１乃至２記載の電波
透過性波長選択ガラス。 - 【請求項４】連続層よりなるＡｇ層を熱処理することに
より生成した粒状のＡｇは、熱処理前のＡｇと比較し
て、Ｘ線回折法で同定したＡｇ（１１１）面の半値幅が
８５％以下に減少してなることを特徴とする請求項３記
載の電波透過性波長選択ガラス。 - 【請求項５】粒状のＡｇよりなるＡｇ層上に、さらにＡ
ｌＮ層（窒化アルミ層）を被覆してなることを特徴とす
る請求項１または４記載の電波、および可視光透過性波
長選択ガラス。 - 【請求項６】前記電波透過性波長選択ガラスの光線反射
率は、波長が６００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲において
最大値を有することを特徴とする請求項１乃至５記載の
電波透過性波長選択ガラス。 - 【請求項７】式（１）で定義する近赤外域の遮蔽効率
（Ｅｓ）が０.３以上であることを特徴とする請求項１
乃至６記載の電波透過性の波長選択ガラス。 【式１】 ここで、λ ：窓ガラスに入射する電磁波の波長 Ｒdp：Ａｇを分散したガラスの反射率 Ｉsr：エアーマス１.０における太陽の放射強度 - 【請求項８】スパッタリング法により、ガラス基板表
面、またはガラス基板上にＡｌＮ層（窒化アルミ層）を
被覆した表面に連続層よりなるＡｇ層を成膜したのち、
熱処理をすることにより、粒状のＡｇよりなるＡｇ層を
生成させることを特徴とする電波透過性波長選択ガラス
の製法。
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