JP2000344548A - 電波透過性波長選択基板およびその製法 - Google Patents

電波透過性波長選択基板およびその製法

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JP2000344548A JP11157271A JP15727199A JP2000344548A JP 2000344548 A JP2000344548 A JP 2000344548A JP 11157271 A JP11157271 A JP 11157271A JP 15727199 A JP15727199 A JP 15727199A JP 2000344548 A JP2000344548 A JP 2000344548A
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弘 中嶋
Masaaki Yonekura
正明 米倉
Hideaki Wakabayashi
秀昭 若林
Masanobu Kominami
昌信 小南
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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】ガラス基板上に透明誘電体層(窒化アルミ
層を除く)を被覆した表面に 連続層よりなるAg層を
被覆し、熱処理することにより粒状よりなるAg層に変
化生成させること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建造物、自動車など
の窓ガラス等に到来する電波、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基板に関する。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0006】
【課題を解決するための手段】先に、本発明者等は、特
願平11−90597号において、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、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Ag層を積層させた電波透過性波長選
択ガラスについて出願した。その後種々検討した結果、
Ag層の下層の誘電体層は、AlN層に限らずAlN以
外の透明誘電体でも良好な性能が得られること、および
粒状のAg層は連続層よりなるAg層を成膜したのちに
加熱する方法に限らず、ガラス基板上に透明誘電体層を
成膜後に加熱し、その加熱された透明誘電体層表面に連
続層のAg層を成膜することにより粒状のAg層に変化
生成させても良好な電波透過性波長選択基板が得られる
こと等が判明し、本発明をなすに至った。
【0007】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
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基板を提
供することを目的とする。
【0008】すなわち、本発明の電波透過性波長選択基
板は、ガラス基板上に透明誘電体層(窒化アルミを除
く)を成膜した表面に、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。
【0009】また、Ag層は、平均粒径100nm〜
0.5mm、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が好ましいさらに、粒状のA
gは、連続層よりなるAgを熱処理することにより得ら
れたものが好適であり、連続層よりなるAgを変化生成
させた粒状の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】さらにまた、電波透過性波長選択基板の光
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が好ましい。
【0011】またさらに、粒状のAgよりなるAg層上
に、さらに透明誘電体層(窒化アルミを除く)を被覆し
てなることも出来る。
【0012】さらに、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。
【0013】
【式1】
【0014】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基板の製造方法は、
ガラス基板表面に透明誘電体層(窒化アルミを除く)を
被覆したのち、連続層よりなるAg層を成膜し、次いで
該ガラス基板を加熱することにより、連続層よりなるA
g層を粒状のAgよりなるAg層に変化生成させること
を特徴とするさらに、本発明の電波透過性波長選択基板
の製造方法は、ガラス基板上に透明誘電体層(窒化アル
ミを除く)を成膜したのち、該ガラス基板を加熱し、加
熱された該透明誘電体層の表面に、連続層よりなるAg
層を成膜することにより粒状のAgよりなるAg層に変
化生成させることを特徴とする。
【0015】さらに、粒状よりなるAg層の表面に、さ
らに第2の連続層よりなるAg層を成膜させたのち熱処
理することにより該第2の連続層よりなるAg層を粒状
のAg層に変化生成させることも出来る。
【0016】さらにまた、粒状のAgよりなるAg層上
に、さらに誘電体層(窒化アルミを除く)を被覆するこ
とも出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の電波透過性波長選択基板
は、ガラス基板の表面上に透明誘電体層を被覆した表面
に、粒状のAgが分散されてなるAg層を被覆してなる
ものである。
【0018】粒状のAg層を生成させる代表的な方法と
しては、例えば次の2つの方法により行うことが出来
る。
【0019】第1の方法は、AlN(窒化アルミ)を除
く透明誘電体層を被覆した基板表面に連続層の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。このような方法によ
り得られた粒状のAgは、粒径が大きく、結晶性に優
れ、粒子内の電気伝導性が高いという利点があり、この
ため、高い熱線反射特性が期待できる等の特性が良好と
なり好ましい。
【0020】また、第2の方法は、加熱されたAlN
(窒化アルミ)を除く透明誘電体層が被覆された透明基
板の表面に、連続層よりなるAg層を成膜することによ
り直ちに粒状のAgよりなるAg層に変化生成させるこ
とが出来る。このような方法により得られた粒状のAg
は、粒径が均一となり、波長選択性に優れる等の特性が
良好となるので好ましい。
【0021】なお、加熱されたAlN(窒化アルミ)を
除く透明誘電体層が被覆された透明基板の表面に、連続
層よりなるAg層を成膜することにより、直ちに粒状の
Agに変化生成させ、さらにその表面に第2の連続層よ
りなるAg層を成膜させ、熱処理することにより該第2
の連続層よりなるAg層を粒状のAg層に変化生成させ
ることもでき、この方法によれば粒状Agの粒径が揃い
且つ粒径の大きなものが得られるので特に好ましい。な
お、第2の連続層よりなるAg層を成膜するときの基板
温度は、特に限定はないが、Ag粒子の粗粒化のために
は室温付近であることが好ましい。
【0022】上記の熱処理温度としては、100℃〜5
00℃、保持時間は5分〜180分程度が好ましいが、
目的とする粒径を得るために特にこの範囲に限定される
ものではない。
【0023】前記の熱処理を施すことにより、連続層よ
りなるAg層を粒状のAg層に変化生成させるメカニズ
ムの詳細は不明であるが、例えばスパッタ法により堆積
させた銀膜は表面エネルギーが高いため、熱エネルギー
を与えることで、粒子状に分散して表面エネルギーの低
い安定状態になることによるものと考えられる。
【0024】連続層よりなるAg層を成膜する方法は、
スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法、熱スプレー
法、イオンプレーティング法等特に限定されるものでは
ないが、スパッタリング法は生成するAg粒子の均一
性、生産性の点より特に好ましい。
【0025】透明基板としては、耐熱性のあるものであ
れば特に限定されるものではないが、ガラス基板が透明
性、耐熱性等の点より特に好ましい。
【0026】また、本発明のAlNを除く透明誘電体膜
としては、Si34、SiAlN等の透明窒化物膜、S
iOxy、TiOxy等の透明酸窒化物膜などが好まし
い。なお、透明酸窒化物膜としては、そのほかにCr、
Zn、Zr、Sn、Ta等の金属元素の少なくとも1種
よりなる金属酸窒化物を用いることもできる。また、S
i、Ti、Cr、Zn、Zr、Sn、Ta等の金属元素
の少なくとも1種よりなる透明金属酸化物を用いること
もできるが、その場合には、最外層の透明酸化物膜を堆
積させる前に、銀微粒子の酸化防止のための金属犠牲層
を数オングストロームから数十オングストローム程度堆
積させておく必要がある。
【0027】得られた波長選択基板は、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
長選択基板である。
【0028】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。)
【0029】
【式2】
【0030】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。
【0031】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。
【0032】(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。
【0033】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。
【0034】
【式3】
【0035】ここで、rは位置ベクトル、k iは入射波の
伝搬ベクトル(電磁波の進行方向の伝搬定数を示す波数
ベクトル)である。
【0036】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。
【0037】
【式4】
【0038】
【式5】
【0039】導電体からの散乱波によって発生した電磁
界および誘電体表面からの散乱波によって発生した電磁
界を単一電磁界で取り扱うために、誘電体基板表面で誘
起された等価電流J i と等価磁流M i を次式のように
定義する。
【0040】
【式6】
【0041】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。
【0042】
【式7】
【0043】
【式8】
【0044】(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。
【0045】
【式9】
【0046】(3)電力反射率
【0047】
【式10】
【0048】
【式11】
【0049】
【式12】
【0050】以上、分割係数Esgの求め方について説明
した。
【0051】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
【0052】
【式13】
【0053】銀粒子の平均粒径(l)は次のように計算
できる。
【0054】
【式14】
【0055】後述の参考例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。
【0056】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。
【0057】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。
【0058】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。
【0059】
【式2】
【0060】ここで、
【0061】
【式15】
【0062】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。
【0063】RmsはRsqとλの函数である。そして、E
sq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Esqの変化が非線形
のため、Σの項が必要である。
【0064】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。
【0065】
【式16】
【0066】
【式17】
【0067】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。
【0068】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。
【0069】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。
【0070】以下、本発明者等が先に出願した明細書の
実施例を参考例として示す。
【0071】
【参考例】参考例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2×10-4
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。
【0072】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。
【0073】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。
【0074】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。の工程を終了したガラス基板/Al
N層/Ag層からなるサンプルの表面の状態を、セイコ
製SPA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。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】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。
【0078】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。
【0079】
【表3】
【0080】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。
【0081】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。
【0082】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。
【0083】
【式18】
【0084】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。
【0085】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0.4
44の波長選択膜の反射率について350nm〜180
0nm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、S
EM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。本参考例で、理
論式(2)の妥当性が証明できた。
【0086】
【表4】
【0087】参考例2 参考例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
Li=18nmと仮定して、式(2)から算出した。Li=
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。
【0088】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。
【0089】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。
【0090】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。
【0091】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。
【0092】
【表5】
【0093】
【表6】
【0094】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果および可
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、近赤外域の遮蔽効果が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果は増大する
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。
【0095】
【表7】
【0096】
【表8】
【0097】
【実施例】以下、本発明の実施の一例を述べる。但し、
本発明は、これに限定するものではない。
【0098】実施例1 電波透過性波長選択ガラスは、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SiOxy層は、SiO2ターゲット(直径7
6mm、厚み5mm)を用いて、RF反応性スパッタで
堆積させた。反応性ガスにはN2ガスを用い、スパッタ
リング中、N2ガス流量を調整することにより圧力を1.
0Paに制御した。 真空槽内でガラス基板/SiOxy層を加熱し、25
0℃で保持した。 アルゴンのガス圧1.0Paで、純Agターゲット
(直径76mm、厚み5mm)を用いて、250℃に保
持したガラス基板上にAgを堆積させた。 最上層のSiOxy層は、最下層のSiOxy層と同様
の方法により、SiO2ターゲット(直径76mm、厚み
5mm)を用いて、RF反応性スパッタで堆積させた。
【0099】前記工程を終了したガラス基板/SiOx
y層/Ag層/SiOxy層からなるサンプルについて、
下記に示す方法により、電波透過性、銀粒子の平均粒
径、平均厚さ、反射率の測定を行った。
【0100】A.電波透過性 前記の工程を終了したガラス基板/SiOxy層/A
g層/SiOxy層からなるサンプルの表面抵抗率(Ω
/sq)を、シシド電気社製の表面抵抗測定器(MEGAREST
A H0709)で測定した結果、9.9×1012Ω/sq以上で
あり、電波透過性は十分満足する。
【0101】B.銀粒子の粒径分布 前記の工程を終了したガラス基板/SiOxy層/A
g層からなるサンプルの表面の状態を、日立製作所製S
−4500を用いた電界放射型走査電子顕微鏡(FE−
SEM)で観察し、その画像をCybemetics社製の画像解
析ソフトImage-Pro PLUSを用いて解析した結果、平均粒
子径は350nmで、面積率は0.74であった。
【0102】C.銀粒子の平均厚さ 前記の工程を終了したガラス基板/SiOxy層/A
g層/SiOxy層からなるサンプルの銀結晶の配向性
を、CuKαの特性X線を用い理学製RINT−150
0のX線回折(XRD)法で測定した。その結果をもと
に、Ag(111)ピークの半値幅を式(18)[Sc
herrer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28nmであった。
【0103】
【式18】
【0104】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] D.反射率 前記の工程を完了した試料の反射スペクトルは日立製
U−4000型自記分光光度計を用いて、340nmか
ら1800nmの範囲で測定した。その結果、加熱した
基板にAgを堆積させて、微粒子化することにより、図
9に示すように、波長730nmにおける反射率が77
%と非常に高い値を示した。
【0105】実施例2 電波透過性波長選択ガラスは、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TiOxy層は、Tiターゲット(直径76
mm、厚み5mm)を用いて、DC反応性スパッタで堆
積させた。スパッタリング中、N2/O2ガス流量比を8
0/20に調整する方法で混合ガス圧力を1.0Paに
制御した。 真空槽内でガラス基板/TiOxy層を加熱し、25
0℃で保持した。 アルゴンのガス圧1.0Paで、純Agターゲット
(直径76mm、厚み5mm)を用いて、250℃に保
持したガラス基板上にAg第一層を堆積させた。Ag
第一層を堆積させた後、ガラス基板温度を室温にまで冷
却した。 室温にまで冷却した後、Ag第二層をAg第一層と同
じスパッタリング条件で堆積させた。 Ag第二層を成膜直後、ガラス基板/Ag第一層/A
g第二層をスパッタリング槽内で2×10-4Pa、20
0℃で2時間加熱処理した。 最上層のTiOxy層は、最下層のTiOxy層と同様
の方法により、Tiターゲット(直径76mm、厚み5
mm)を用いて、DC反応性スパッタで堆積させた。
【0106】前記工程を終了したガラス基板/TiOx
y層/Ag第一層/Ag第二層/TiOxy層からなるサ
ンプルについて、実施例1と同じ方法により、電波透過
性、銀粒子の平均粒径、平均厚さ、反射率の測定を行っ
た。
【0107】A.電波透過性 前記の工程を終了したガラス基板/TiOxy層/A
g第一層/Ag第二層/TiOxy層からなるサンプル
の表面抵抗率(Ω/sq)を測定した結果、9.9×1
12Ω/sq以上であり、電波透過性は十分満足する。
【0108】B.銀粒子の平均粒径 前記の工程を終了したガラス基板/TiOxy層/A
g第一層/Ag第二層からなるサンプルの表面の状態
を、実施例1と同じ方法でで観察し、その画像を解析し
た結果、平均粒子径は375nmで、面積率は0.79
であった。
【0109】C.Ag粒子の平均厚さ 前記の工程を終了したガラス基板/TiOxy層/A
g第一層/Ag第二層/TiOxy層からなるサンプル
の銀結晶の配向性を実施例1と同じ方法で測定した。そ
の結果をもとに、Ag(111)ピークの半値幅を式
(18)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32nmであった。
【0110】D.反射率 前記の工程を完了した試料の反射スペクトル測定し
た。その結果、加熱した基板にAg第一層を堆積させた
のち冷却し、Ag第二層膜を堆積させて熱処理すること
により、図10に示すように、波長900nmにおける
反射率が82%と非常に高い値を示した。このように、
長波長側で反射率が最大となるのは、加熱した基板にA
g第一層を堆積させることで、核となる均一なAg微粒
子が形成され、さらに、この上にAg第二層を堆積させ
て加熱処理することで、このAg核が粗粒化するためで
あると考えられる。
【0111】
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図3】銀分散AlN層のSEM顕微鏡写真を示す図で
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。
【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。
【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。
【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。
【図9】実施例1における電波透過性波長選択ガラスの
反射特性図
【図10】実施例2における電波透過性波長選択ガラス
の反射特性図
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) 2E039 AB00 4G059 AA01 AC12 AC20 EA01 EA02 EA04 EA05 EA12 EB02 EB03 EB04 GA01 GA02 GA04 GA14 4K029 AA09 AA24 BA04 BA43 BA46 BA47 BA48 BA49 BA58 BA60 BB02 BC09 BD09 CA01 CA05 CA09

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に透明誘電体層(窒化アルミ
    を除く)を成膜した表面に、粒状のAgを分散させたA
    g層を積層させてなることを特徴とする電波透過性波長
    選択基板。
  2. 【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
    性波長選択基板。
  3. 【請求項3】粒状のAgは、連続層よりなるAgを熱処
    理することにより得られたものであることを特徴とする
    請求項1または2記載の電波透過性波長選択基板。
  4. 【請求項4】連続層よりなるAgを変化生成させた粒状
    のAgは、熱処理前の連続層の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
    過性波長選択基板。
  5. 【請求項5】前記電波透過性波長選択基板の光線反射率
    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4記載の電
    波透過性波長選択基板。
  6. 【請求項6】粒状のAgよりなるAg層上に、さらに誘
    電体層(窒化アルミを除く)を被覆してなることを特徴
    とする請求項1乃至5記載の電波透過性波長選択基板。
  7. 【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載の電波透過性波長選択基板。 【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
  8. 【請求項8】ガラス基板表面に透明誘電体層(窒化アル
    ミを除く)を被覆したのち、連続層よりなるAg層を成
    膜し、次いで該ガラス基板を加熱することにより、連続
    層よりなるAg層を粒状のAgよりなるAg層に変化生
    成させることを特徴とする電波透過性波長選択基板の製
    法。
  9. 【請求項9】ガラス基板上に透明誘電体層(窒化アルミ
    を除く)を成膜したのち、該ガラス基板を加熱し、加熱
    された該透明誘電体層の表面に、連続層よりなるAg層
    を成膜することにより粒状のAgよりなるAg層に変化
    生成させることを特徴とする電波透過性波長選択基板の
    製法。
  10. 【請求項10】粒状よりなるAg層の表面に、さらに第
    2の連続層よりなるAg層を成膜したのち、加熱するこ
    とにより該第2の連続層よりなるAg層を粒状のAg層
    に変化生成させることを特徴とする請求項9記載の電波
    透過性波長選択基板の製法。
  11. 【請求項11】粒状のAgよりなるAg層上に、さらに
    透明誘電体層を被覆してなることを特徴とする請求項8
    乃至10記載の電波透過性波長選択基板の製法。
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