JP2001026071A - 電波透過性波長選択基板およびその製造法 - Google Patents

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基
板を得ること。 【解決手段】耐熱透明プラスチック基板または透明セラ
ミック基板表面に、或いは該基板上に透明誘電体層を被
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、
基板はガラスに限らず耐熱透明プラスチック基板あるい
は透明セラミック基板でも良好な電波透過性波長選択基
板が得られること、さらに粒状のＡｇ層は連続のＡｇ層
を成膜したのちに熱処理する方法に限らず、加熱した耐
熱プラスチック基板あるいは透明セラミック基板表面に
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、耐熱透明プラスチック基板または透明セラミック
基板よりなる基板表面に、あるいは該基板上に透明誘電
体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。

【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 ：基板に入射する電磁波の波
長 Ｒdp：Ａｇを分散した基板の反射率 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法は、耐
熱透明プラスチック基板または透明セラミック基板より
なる基板表面に、あるいは該基板上に透明誘電体層を被
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、本発明の電波透過性波長選択基板
の製造法は、耐熱透明プラスチック基板または透明セラ
ミック基板を加熱した表面に、あるいは耐熱透明プラス
チック基板または透明セラミック基板上に透明誘電体層
を被覆した基板を加熱した表面に、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。

【００１６】さらに、前記粒状よりなる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。

【００１７】さらにまた、粒状のＡｇよりなるＡｇ層上
に、さらに透明誘電体層を被覆することも出来る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の電波透過性波長選択基板
は、耐熱透明プラスチック基板または透明セラミック基
板よりなる基板表面に、あるいは該基板上に透明誘電体
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。

【００１９】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。

【００２０】第１の方法は、耐熱透明プラスチック基板
または透明セラミック基板よりなる基板表面に、あるい
は該基板上に透明誘電体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。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。

【００２１】また、第２の方法は、耐熱透明プラスチッ
ク基板または透明セラミック基板を加熱した表面に、あ
るいは耐熱透明プラスチック基板または透明セラミック
基板上に透明誘電体層を被覆した基板を加熱した表面
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。

【００２２】なお、耐熱透明プラスチック基板または透
明セラミック基板を加熱した表面に、あるいは耐熱透明
プラスチック基板または透明セラミック基板上に透明誘
電体層を被覆した基板を加熱した表面に、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Ａ
ｇ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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】透明基板としては、耐熱性に優れ、かつ化
学的に安定であり、透明である耐熱プラスチック基板あ
るいはセラッミク基板を用いることが可能である。透明
性については、ガラスと同等レベルであるのが最も好ま
しいが、ある程度の透明性があるものであれば特に限定
するものではない。これらの条件を満足する基板として
は、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ＦＥＰ（４フ
ッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合体樹脂）、Ｐ
ＦＡ（４フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエ
ーテル共重合体樹脂）などが挙げられるが、特に、ＦＥ
Ｐ，ＰＦＡは、全ての条件を満足する材料であり、より
好ましい。

【００２７】また、本発明の透明誘電体膜としては、Ａ
ｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＡｌＮ等の透明窒化物膜、ＳｉＯ
_xＮ_y、ＴｉＯ_xＮ_y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、Ｚ
ｎ、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。

【００２８】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。

【００２９】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。)

【００３０】

【式２】

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】（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。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ε
r 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Jｉ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１００ｎｍ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．
５ｍｍ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。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。

【００６４】

【式１６】

【００６５】

【式１７】

【００６６】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。

【００６７】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。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。

【００６８】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。

【００６９】

【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^-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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】

【表３】

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】

【式１８】

【００８２】 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。

【００８３】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。

【００８４】

【表４】

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】

【表５】

【００９１】

【表６】

【００９２】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。

【００９３】

【表７】

【００９４】

【表８】

【００９５】

【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。

【００９６】実施例１ 電波透過性波長選択基板は、マグネトロン・スパッタリ
ング法により成膜した。透明基板には、耐熱性に優れた
厚さ１mmのＰＦＡ樹脂（４弗化エチレン−パーフロロア
ルコキシ共重合体）を使用した。ＰＦＡ樹脂は、ガラス
と同等の透明性を有し、化学的にも安定な物質である。 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−基
板間の距離は９０ｍｍに固定した。 最下層のＡｌＮ層は、Ａｌターゲット（直径７６ｍ
ｍ、厚み５ｍｍ）を用いて、ＤＣ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１.０Ｐ
ａに制御した。 真空槽内でガラス基板／ＡｌＮ層を加熱し、２５０℃
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の連続層を堆積後、直ちに該
連続層を粒状のＡｇに変化生成させた。 最上層のＡｌＮ層は、最下層のＡｌＮ層と同様の方法
により、Ａｌターゲット（直径７６ｍｍ、厚み５ｍｍ）
を用いて、ＤＣ反応性スパッタで堆積させた。

【００９７】前記工程を終了したＰＦＡ基板／ＡｌＮ層
／Ａｇ／ＡｌＮ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。 Ａ.電波透過性 前記の工程を終了したＰＦＡ基板／ＡｌＮ層／Ａｇ／
ＡｌＮ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（MEGARESTAH0709）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。 Ｂ.銀粒子の粒径分布 前記の工程を終了したＰＦＡ基板／ＡｌＮ層／Ａｇ／
ＡｌＮ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（Ｆ
Ｅ−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３３０ｎｍで、面積率は０.７である粒状の
Ａｇが分散されているＡｇ層を確認できた。 Ｃ.銀粒子の平均厚さ 前記の工程を終了したＰＦＡ基板／ＡｌＮ層／Ａｇ／
ＡｌＮ層からなるサンプルの銀結晶の配向性を、ＣｕＫ
α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。その結果をもとに、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２５ｎｍであった。

【００９８】

【式１８】

【００９９】 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９００ｎｍにおける反射率が８２
％と非常に高い値を示した。

【０１００】

【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

───────────────────────────────────────────────────── 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 AC00 4F100 AB24C AB24E AD00A AD04 AK01A AK18 AK18J AL01 AR00B AR00D BA02 BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10C BA10D BA10E BA13 DE01C DE01E EG002 EH661 EH662 EJ422 GB07 GB32 JA11C JD08 JD10 JG05B JG05D JG10 JJ03A JN01A JN01B JN06 YY00 YY00C 4K029 AA09 AA11 AA24 BA04 BB02 BB07 EA01 GA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱透明プラスチック基板または透明セラ
   ミック基板よりなる基板表面に、あるいは該基板上に透
   明誘電体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 ：基板に入射する電磁波の波長 Ｒdp：Ａｇを分散した基板の反射率 Ｉsr：エアーマス１.０における太陽の放射強度
8. 【請求項８】耐熱透明プラスチック基板または透明セラ
   ミック基板よりなる基板表面に、あるいは該基板上に透
   明誘電体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
   波長選択基板の製造法。
9. 【請求項９】耐熱透明プラスチック基板または透明セラ
   ミック基板を加熱した表面に、あるいは耐熱透明プラス
   チック基板または透明セラミック基板上に透明誘電体層
   を被覆した基板を加熱した表面に、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
   の製造法。
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造法。
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造法。