JP2005518970A - 透明下地層を有する薄膜コーティング - Google Patents

Abstract

本発明は、透明下地層を有する薄膜コーティングを提供する。例えば、本発明は、透明下地層を備えた低放射率コーティングを提供する。特定の実施形態においては、二酸化ケイ素下地層が使用される。また、透明下地層を有する薄膜コーティングの製造方法も提供される。一実施形態においては、これらのコーティングを製造するために、スパッタ堆積が用いられる。

Description

本発明は、ガラスおよびその他の基材のための薄膜コーティングを提供する。更に詳しくは、本発明は、特に熱処理（例えば、焼入れ）に対して耐性を有する薄膜コーティングを提供する。本発明はまた、このような性質のコーティングの製造方法、および、このコーティングを備えた基材を提供する。

低放射率コーティングは、当該技術において周知である。それは、一般に、１以上の赤外反射物質層と、２以上の透明誘電物質層とを含む。赤外反射層は、一般に、銀、金または銅などの導電性金属であり、放射熱のコーティング透過を減少させる。透明誘電物質層は、本質的に、可視反射を減少させ、色などのコーティングのその他の特性を制御するために使用される。一般に使用される透明誘電物質には、亜鉛、錫およびチタンの酸化物が含まれる。低放射率コーティングは、一般に、周知のマグネトロンスパッタリング法の使用によって、ガラス板上に堆積される。

自動車のフロントガラスなどのように、ガラス板を焼入れするため、または、所望の形状に曲げるため、ガラス板は、しばしば、ガラスの融点またはそれに近い温度に加熱することを必要とされる。焼入れは、自動車の窓ガラスに使用されるガラス、特に、自動車のフロントガラスに使用されるガラスにとって、特に重要である。破壊されたとき、焼入れガラスは、望ましくは、大きい危険な破片ではなく、非常に多くの小片に砕けるという、破壊パターンを示す。このコーテッドガラスは、しばしば、十分な期間（例えば、数時間）、一般に６００℃以上のオーダーの高い焼入れ温度に耐え得るものでなければならない。

赤外反射物質として銀を使用した多くの低放射率フィルム積層体（すわなち、銀ベースの低放射率コーティング）は、銀の劣化を生じることなく、高い焼入れ温度に耐えることができない。この問題を回避するための一つの方法として、ガラス板をコーティングする前に、ガラス板を加熱して、曲げ、または焼入れし、その後、所望のコーティングを付与するという方法が報告されている。しかしながら、この手順は、複雑で、費用がかかり、且つ、不確実であり、不均一なコーティングを生じる可能性がある。

高温での反射銀フィルムの劣化を防止する別の方法として、酸化および／または窒化可能な金属の保護層の間に、各銀フィルムを挟むという方法が報告されている。保護層は、コーテッドガラスが高温に加熱された時に、これらの層が、反射銀フィルムに達して反応する可能性のある酸素および／または窒素を捕らえられるように、十分な厚みと、十分な反応性を有している。これらの保護層は、酸素および窒素が銀フィルムに達するのを防ぎながら、保護層自体の大部分が酸化物および／または窒化物となる。保護金属の酸化物および窒化物が、保護金属自体よりも透明である場合、これは、通常、コーティングの透過率の増大を生じる。ハファー（Huffer）等の米国特許第４，７９０，９２２号、フィンレイ（Finley）の米国特許第４，８０６，２２０号およびギレリー（Gillery）の米国特許第３，９６２，４８８号を参照することができ、それぞれの教示の全てをここに参考として組み入れる。

米国特許第５，３４４，７１８号（ハーティッヒ（Hartig）等）は、銀を、ニッケルまたはニクロムの層の間に挟み、得られる積層体を窒化ケイ素フィルムの間に配置した、フィルム積層体の使用が記載されている。Ｎｉ：Ｃｒ合金を使用した場合、スパッタリング中にクロムが少なくとも部分的に窒化クロムに変化し、そのため、可視透光性が向上する。

米国特許第６，０６０，１７８号および第６，２３１，９９９号は、いずれもクリスコ（Krisko）によるものであるが、赤外反射層の片面または両面にニオブを配置した熱処理可能なコーティングが、特に有用であることを開示している。後に酸化膜または窒化膜がニオブ上に堆積されると（例えば、反応性酸化または窒化雰囲気下において、このような膜がニオブ上にスパッタリングされると）、ニオブは、少なくとも部分的に酸化または窒化ニオブに変化し得る。ニオブの酸化物および窒化物が金属ニオブよりも透明である限りにおいては、これは、コーティングの可視透光性の増大を生じる。これらの特許（「クリスコ ニオブ特許」）の教示の全てを、ここに参考として組み入れる。

保護層は、熱処理中における赤外反射物質の劣化を防止するのに十分な厚さで堆積されるべきである。これらの保護層が薄すぎると、熱処処理における赤外反射物質（例えば、銀）の完全な保護ができなくなりがちである。例えば、低放射率コーティングにおいて保護層が薄すぎると、コーティングが、白色に曇った外観（以下、「白曇り」とする。）となる場合がある。白曇り形成の背景にある正確なメカニズムについては、十分な説明はなされていないようである。しかしながら、酸素がコーティング中の赤外反射物質に達し、反応した結果、生じるものであると推測される。例えば、低放射率コーティング中の銀が適切に保護されないと、焼入れによって、銀が不連続となり、元の連続膜が分解されて、銀の島状構造が形成される。他方、保護層が厚すぎると、所望の範囲まで酸化されずに、コーティングを、好ましい程度よりも高い反射性および／または低い透明性の状態にしがちである。ニオブ保護層の場合、金属ニオブの色に由来した、若干赤味を帯びた外観のコーティングが得られる。熱処理可能なコーティングのために、適当な厚みおよび反応状態の保護層が選択されたと保証されるように注意すべきである。

（例えば、焼入れおよびその他の熱処理中における）コーテッドガラスへの熱の適用は、ガラスにおける欠陥による可視的な影響を悪化させる傾向がある。例えば、熱処理後に、基材の欠陥が、初めて現われるか、更にはっきりしたものとなる可能性がある。故に、熱処理可能なコーティングの製造において、基材の品質が特に重要となる。

例えば、新しく製造された（すなわち、新品の）ガラス上に、薄膜が堆積されることが好ましい。当該技術において周知のように、ガラスは、水分（例えば、ガラス加工および保存環境における大気中の水）に曝されると、腐蝕されやすい。実際に、コーテッドガラスの製造において、使用される（すなわち、被覆される）未加工のガラスが、水分による腐蝕を完全に免れるように保証することは、ほとんど不可能である。

水分によって腐蝕したガラスは、通常、粗い表面を有している。例えば、腐蝕されたガラスは、異なる領域では、異なる程度の表面粗さを有している。図１において、これを認めることができる。図１は、比較的粗い表面領域１７および滑らかな表面領域１４を有する基材１０を示すものである。粗い領域１７は、小さな山および谷の連続を含み得る。図１は、水分による腐蝕の特徴的な結果である表面粗さを正確に示すことを意図したものではないが、水分によって腐蝕したガラスは、部分的に変化する表面粗さを示していると認められる。

表面欠陥は、コーティングされていないガラス板が、ガラス取扱い装置によってかみ合わされたときに、結果として生じる場合もある。例えば、ローラーおよび吸盤は、ガラス表面上に変質（例えば、増大した粗さ、すり傷、またはその他の接触痕）を残し得る。これらの表面変質は、コーティングされていないガラス上に最初に堆積されるコーティングに影響を及ぼす可能性がある。例えば、コーテッドガラス板に焼入れやその他の熱処理が施されたときに、吸盤および／またはローラーによる接触痕が、目に見えるようになったり、更にはっきりとしたものになることがある。

よって、高品質のコーテッドガラスの製造は、原料（すなわち、コーティングされていない）ガラスの最適品質よりも一般に劣るため、難しいものとなる。例えば、当該技術における従来の知恵によれば、薄膜が、粗い（すなわち、腐蝕された）基材表面上に被覆される場合、コーティングの粗さは、膜が堆積されるほど、増大する傾向がある。このことは、望ましからざる粗い被覆表面を有するコーテッドガラスが得られるだけでなく、コーティングの望ましい特性に悪影響を及ぼし得る。

例えば、焼入れ可能な低放射率ガラスは、古い（そして、水分に曝されることによって、おそらくは腐蝕された）ガラスで製造される場合、新しいガラスで製造される場合よりも更に頻繁に、好ましからざる外観を示すことが見出された。同様に、焼入れ可能な低放射率ガラスは、水分による腐蝕を促進する（例えば、湿度の高い）条件下で保存されたガラスで製造された場合に、頻繁に、好ましからざる外観を示すことが見出された。このようなガラスは、部分的な曇り領域と、低い透明性で特徴付けられる、不均一な外観を有する傾向がある。

この問題を防止するための試みにおいて、各反射銀フィルム上を被覆する保護層の厚みを増大させる場合がある。しかしながら、これは、コーテッドガラスの外観を改善しないことがある。例えば、保護層は、所望するように十分には、酸化および／または窒化されないことがある。結果として、コーティングの可視反射率は、所望よりも大きくなることがある。更に、コーティングの透明性が低下し、コーテッドガラスの色が悪影響を受けることがある。例えば、ニオブ保護層の厚みが増大すると、赤味を帯びて曇った部分領域を有するガラスが得られることが見出された。驚くべきことに、保護層の厚みが如何に選択されたとしても、曇った（例えば、白曇り、赤味を帯びた曇り、またはその両方）、低い透明性の部分領域は常に存在し、これが、ガラスに不均一な外観を与える。このような性質のガラスは、通常、市場において受け入れられない。
米国特許第４，７９０，９２２号明細書 米国特許第４，８０６，２２０号明細書 米国特許第３，９６２，４８８号明細書 米国特許第５，３４４，７１８号明細書 米国特許第６，０６０，１７８号明細書 米国特許第６，２３１，９９９号明細書

腐蝕した基材に適用された場合であっても、その完全性を維持するような、薄膜コーティングを付与することが望ましい。腐蝕した基材（例えば、水分により腐蝕したガラス）に適用された場合であっても、劣化（例えば、曇りの形成）に耐えるような、熱処理可能なコーティング（例えば、焼入れ可能な低放射率コーティング）を付与することが、特に好ましい。

薄膜コーティングに特定の下地層を付与することにより、腐蝕した基材に関連した問題を低減できることが見出された。例えば、薄い酸化ケイ素下地層は、水分により腐蝕したガラスを焼入れ可能な低放射率コーティングで被覆する場合に認められた曇りの形成を、かなり低減することが見出された。この下地層の利点は、事実上、腐蝕した基材（水分により腐蝕したガラス）上に堆積された、いかなる薄膜コーティングにも適用できると確信される。この下地層の利点は、特にスパッタリングされた二酸化ケイ素の薄層を含む場合、銀ベースの低放射率コーティングに組み入れられる場合、特に銀ベースの低放射率コーティングが熱処理可能である（例えば、焼入れ可能である）場合に、特に有効である。

本発明の特定の実施形態においては、低放射率コーティングを備えた基材が提供される。低放射率コーティングは、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有する。二酸化ケイ素は、１００オングストローム以下の厚みを有している。特に好ましい実施形態において、この二酸化ケイ素は、スパッタ膜である。透明誘電物質を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に（すなわち、第１のフィルム層よりも基材から離して）配置される。赤外反射物質を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置される。透明誘電物質を含む第４のフィルム層が、第３のフィルム層の外側に配置される。所望であれば、これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、追加のフィルム層を挿入してもよい。この下地層は、赤外反射層が銀を含む場合に、特に有利である。

特定の実施形態において、本発明は、銀ベースの低放射率コーティングを備えた基材を提供する。低放射率コーティングは、１００オングストローム以下の厚みで、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有する。低放射率コーティングは、少なくとも１つの赤外反射銀含有フィルム層を有する。例えば、低放射率コーティングは、通常、１層または２層の赤外反射銀含有フィルム層を有するが、このような層を３層以上備えていてもよい。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、随意、追加のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態において、本発明は、特定の屈折率を有する透明基材を提供する。基材は低放射率コーティングを備えており、低放射率コーティングは、基材の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する透明物質を含む第１のフィルム層を含む。第１のフィルム層は、１００オングストローム以下の厚みで、基材上に直接に形成されている。透明誘電物質を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に配置される。赤外反射物質を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置される。透明誘電物質を含む第４のフィルム層が、第３のフィルム層の外側に配置される。所望であれば、これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、追加のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態において、本発明は、特定の屈折率を有する透明基材を提供する。基材は、低放射率コーティングを備えた主面を有する。低放射率コーティングが適用される主面は、水分によって腐蝕していてもよい。低放射率コーティングは、基材の主面上に直接に形成された実質的に非晶質の物質である第１のフィルム層を含む。この実質的に非晶質のフィルム層は、１００オングストローム以下の厚みを有している。非晶質の第１層よりも基材から離して、透明誘電物質を含む第２のフィルム層が配置されている。赤外反射物質を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置される。透明誘電物質を含む第４のフィルム層が、第３のフィルム層よりも基材から離して配置されている。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、随意、追加のフィルム層を挿入してもよい。一実施形態においては、実質的な非晶質物質は、透明基材の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する。

特定の実施形態において、本発明は、低放射率コーティングを備えた基材を提供する。低放射率コーティングは、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有している。本実施形態における二酸化ケイ素は、所望の厚みを有するものとすることができる。透明誘電物質を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置されている。少なくとも３つのフィルム層を含む中間フィルム領域が、第３のフィルム層の外側に配置されている。好ましくは、この中間フィルム領域は、結晶物質と実質的な非晶質物質の交互層を含む。赤外反射物質を含む第７のフィルム層が、中間フィルム領域の外側に配置されている。透明誘電物質を含む第８のフィルム層が、第７のフィルム層の外側に配置されている。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、追加のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態においては、低放射率コーティングを備えた基材が提供される。低放射率コーティングは、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有している。本実施形態においては、二酸化ケイ素は、いかなる所望の厚みを有していてもよい。透明誘電物質を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置されている。ニオブを含む第４の保護フィルム層（すなわち、ニオブ含有フィルム層）が、第３のフィルム層上に直接に形成されている。透明導電物質を含む第５のフィルム層が、第４の保護フィルム層の外側に配置されている。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、追加のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態においては、低放射率コーティングを備えた基材が提供される。低放射率コーティングは、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有している。二酸化ケイ素は、１００オングストローム以下の厚みを有している。亜鉛および錫の酸化物を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛酸化物を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第４のフィルム層が、第３のフィルム層の外側に配置されている。保護用の第５のフィルム層が、第４のフィルム層上に直接に形成されている。亜鉛酸化物を含む第６のフィルム層が、第５のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛および錫の酸化物を含む第７のフィルム層が、第６のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛酸化物を含む第８のフィルム層が、第７のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第９のフィルム層が、第８のフィルム層の外側に配置されている。保護用の第１０のフィルム層が、第９のフィルム層上に直接に形成されている。亜鉛酸化物を含む第１１のフィルム層が、第１０のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛および錫の酸化物を含む第１２のフィルム層が、第１１のフィルム層の外側に配置されている。窒化ケイ素を含む第１３のフィルム層が、第１２のフィルム層の外側に配置されている。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、その他のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態においては、低放射率コーティングを備えた基材が提供される。低放射率コーティングは、基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層を有している。基材は、１００オングストローム以下の厚みを有している。酸化チタンおよび／または窒化ケイ素を含む第２のフィルム層が、第１のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛酸化物を含む第３のフィルム層が、第２のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第４のフィルム層が、第３のフィルム層の外側に配置されている。保護用の第５のフィルム層が、第４のフィルム層上に直接に形成されている。窒化ケイ素を含む第６のフィルム層が、保護用の第５のフィルム層の外側に配置されている。亜鉛酸化物を含む第７のフィルム層が、第６のフィルム層の外側に配置されている。赤外反射物質を含む第８のフィルム層が、第７のフィルム層の外側に配置されている。保護用の第９のフィルム層が、第８のフィルム層上に直接に形成されている。窒化ケイ素を含む第１０のフィルム層が、保護用の第９のフィルム層の外側に配置されている。これらのフィルム層のいずれかの下、間および／または外側に、追加のフィルム層を挿入してもよい。

特定の実施形態において、本発明は、コーテッド基材の製造方法を提供する。この方法は、１００オングストロームの厚みを有する実質的に非晶質の層を、基材の主面上に直接に堆積することを含む。この実質的に非晶質の層の上方に、透明誘電物質を含む第２のフィルム層が堆積される。この第２のフィルム層の上方に、赤外反射物質を含む第３のフィルム層が堆積される。この第３のフィルム層の上方に、透明誘電物質を含む第４のフィルム層が堆積される。これらの層は、慣用の方法で堆積することができる。一つの好ましい実施形態においては、実質的に非晶質の層は二酸化ケイ素を含み、方法は、この二酸化ケイ素をスパッタ堆積することを含む。本方法は、前述のコーティングが適用された後に、基材を熱処理することを含む場合がある。熱処理は、コーテッド基材の焼入れ、焼きなまし（heat-strengthening）および／または曲げ加工を含み得る。一般に、基材はガラスであり、熱処理は、前述の特徴を有するコーテッドガラスを用意し、このコーテッドガラスを約４００℃〜約７５０℃の高温に曝すことを含む。熱処理は、一般に、酸化雰囲気下で実施される。

以下の詳細な説明は図面を参照しながら読まれるものであり、図面においては、別の図面中の同様の要素には、同様の参照番号が付されている。図面は、一定の率で縮尺する必要のないものであり、選択された実施形態を表してはいるが、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。当業者であれば、ここに示された実施例が、利用可能であり、且つ、本発明の範囲内である、多くの好適な代替手段を有していることを認めるであろう。

本発明は、透明下地層を有する薄膜コーティングを提供する。透明下地層は、広範に渡る種々のコーティングにおいて有用性を有することが期待される。例えば、特別な有用性が低放射率コーティング、特に銀ベース低放射率コーティング（すなわち、少なくとも１つの銀含有赤外反射フィルムを含む低放射率コーティング）において期待される。下地層は、熱処理可能な低放射率コーティングにおいて大きな利益を与えると考えられる。例えば、この下地層を備えた焼入れ可能な低放射率コーティングは、前述したような種類の曇り形成に対して、驚くべき程度の耐性を示すことが見出された。後述するように、この下地層がこのような利益をもたらす厚みは、おそらく更に驚くべきことである。

特定の実施形態において、透明下地層は、これに付与されるフィルム層の光学的機能に、実質的な直接的影響を与えない。すなわち、最終のコーテッド製品における下地層自体の存在は、コーテッド製品の光学特性に実質的な影響を与えない。しかしながら、下地層は、それが組み込まれるフィルム積層体の劣化（例えば、光学特性の悪い変化）に対する耐性を与える。例えば、この下地層は、低放射率コーティングにおいて、熱処理（例えば、焼入れ）中の曇り形成に対する驚くべき耐性を与えることが見出された。このように、透明下地層は、それが組み入れられるコーティングの光学特性に、間接的に影響し得るものである。

よって、下地層は、それが適用される基材の屈折率に近い屈折率を有する物質で形成することができる。下地層は、下に存在する基材と等しいか、実質的に同じ屈折率を有する物質を含むことが好ましい。多くの場合、基材は、約１．３５〜約１．５５、おそらく最も多くは約１．４〜約１．５の屈折率を有する物質で形成される。この場合、下地層は、約１．７以下の屈折率を有する物質で形成することができる。しかしながら、この場合、下地層は、約１．３５〜約１．５５、またはおそらくは約１．４〜約１．５の屈折率を有する物質で形成されることが更に好ましい。

本発明の特定の実施形態において、下地層２０は非晶質フィルムである。多くの場合、可能な限り非晶質なフィルムの下地層を形成することが、有益であると考えられる。例えば、非晶質の二酸化ケイ素は特に好ましい。このような特徴を有する非晶質下地層は、後述するように、スパッタリングによって有効に堆積することができる。幾つかの実施形態においては、実質的な非晶質フィルム（例えば、窒化ケイ素）を使用することも可能であるが、下地層は、非晶質フィルムであることが好ましい。一つの好ましい非晶質物質として、二酸化ケイ素について詳細に記述するが、当業者は、下地層２０として使用するために、他の非晶質物質を選択することを望むこともある。

上記のように、本発明の特定の好ましい実施形態において、下地層は、二酸化ケイ素を含む。二酸化ケイ素は、一般に、約１．４の屈折率を有する。勿論、約１．３５〜１．５５、更に好ましくは約１．４〜１．５の屈折率を有する他の物質も使用可能である。例えば、当業者は、適当な屈折率を有する他の物質を選択してもよい。しかしながら、選択された物質に関わらず、下地層は、実質的に非多孔性の物質で形成されることが好ましい。更に、下地層は、ガラス基材に付与されたときに、低い表面粗さを有することが好ましい。後述のスパッタリングされた二酸化ケイ素フィルムは、この点において特に有益である（例えば、非晶質で、例えば水分に対して実質的に非多孔性であり、ガラスに付与されたときに低い表面粗さを有する。）。更に、下地層は、所望の基材に対して接着性に優れる物質で形成されることが好ましい。後述するように、ソーダ石灰ガラス上に直接にスパッタリングされた二酸化ケイ素は、特に良好な接着力と低い内部応力を与える。内部応力は、大きすぎると、接着力を容認できないほど減ずるものである。

種々の基材が、本発明における使用に適している。多く場合、基材は、透明物質の板状物（すなわち、透明板）である。この場合、下地層は、望ましくは透明薄膜である。勿論、基材は、透明であることが厳密に要求されるわけではない。例えば、不透明基材が有用である場合もある。しかしながら、大部分の応用において、基材は、ガラスまたは透明プラスチックなどの、透明または半透明物質を含むと予想される。

この下地層は、（例えば、水分に曝されることによって）腐蝕され易い基材とともに使用される場合に、おそらく最も有益である。例えば、基材は、ガラス板とすることができる。様々な種類のガラスを使用することができるが、ソーダ石灰ガラスがおそらく最も好ましい。ソーダ石灰ガラスは、一般に、約１．４〜約１．５の屈折率を有する。

下地層は、基材表面に直接に堆積されることが好ましい。上記のように、ソーダ石灰ガラスは、多くの応用に好ましいガラスであると予想される。ソーダ石灰ガラスは、その大部分が二酸化ケイ素で形成されていることがよく知られている。よって、特定の好ましい実施形態においては、二酸化ケイ素の下地層を、ソーダ石灰ガラス上に直接に付与する。このような特徴を有する実施形態において、二酸化ケイ素とガラスとの間で生じる結合は、非常に強いと考えられる。従って、二酸化ケイ素は、後の加工または使用中に基材が層間剥離しそうにないことから、特に好ましい下地層材料である。

特定の特に有益な実施形態においては、窒化ケイ素の層が、二酸化ケイ素の下地層２０上方に直接に付与され、純粋な酸化亜鉛の層が、この窒化ケイ素層の直上、且つ、上に重ねられ銀の赤外反射層５０の直下に配置される。本実施形態は、下地層と下地層直上のフィルムの両方が、ケイ素系で非晶質である場合に、特に望ましい。更に、銀層直下の純粋なＺｎＯが、高品質の銀の成長を促進する。本実施形態において、窒化ケイ素の厚みは、好ましくは約２３０オングストローム以下、更に好ましくは約１８０オングストローム以下、おそらく最も好ましくは１６０オングストローム以下である。この厚みは、二酸化ケイ素の窒化ケイ素に対する強い接着を達成するために、特に好ましい。

透明下地層２０は、少なくとも約５０オングストロームの厚みを有することが好ましい。例えば、下地層２０は、約５０オングストローム〜約９０オングストロームの厚みとすることできる。この厚み範囲で二酸化ケイ素を使用することで、特に良好な結果が得られる。透明下地層の屈折率は基材の屈折率とほぼ同じであるため、下地層を、可視透過、反射、またはコーテッド基材の色を実質的に変化させることなく、本質的にいかなる厚みでも、基材上のフィルム積層体に組み入れることが可能である。結果として、この層２０には、厳密な最大厚みというものはない。

しかしながら、下地層の厚みを最小化することは、時間的にもコスト的にも有効である。このことは、特に、下地層２０がスパッタリングされた二酸化ケイ素で形成される場合に言えることである（二酸化ケイ素のスパッタリング速度は遅いため）。厚いスパッタ二酸化ケイ素下地層の付与は、許容できないほどの加工時間を要し、許容できないほど多数のスパッタリング反応器（すなわち、許容できないほど長いスパッタリングライン）または許容できないほど遅い基材速度（処理量に許容できない影響を及ぼす。）を要する。更に、下地層２０内の応力は、通常、この層の厚みが大きくなるにつれて増大する。下地層２０がスパッタリングされた二酸化ケイ素で形成される場合は（スパッタリングされた二酸化ケイ素は特に高い応力を有する傾向にはないため）さほど重要ではないが、低応力の利点が、厚みの最小化によって得られる。驚くべきことに、１００オングストローム以下の厚み、更には９０オングストローム以下の厚み（例えば、約７０オングストローム）を有する透明下地層２０を用いることによって、良好な結果が得られた。二酸化ケイ素の下地層２０は、例えば、この厚みにおいて良好な結果を与える。

特定の特に有益な実施形態において、透明下地層２０はスパッタ膜である。スパッタ膜は、極めて優れた平滑性と厚み均一性を有している。これらの品質の両方が、熱処理可能な銀ベースのコーティングにおける曇りを回避するために、非常に望まれる。特に、低い表面粗さは、その上に重ねられるフィルムにおける、特に良好な厚み均一性を促進する。曇りを最小化する場合、保護層８０、１８０について厚み均一性が特に望まれる。スパッタリングされた二酸化ケイ素下地層は、非常に望ましい非晶質構造を有する傾向があるため、特に有益である。スパッタ法および装置は、当該技術において周知である。例えば、マグネトロンスパッタリング反応器と関連装置が、様々な供給元（例えば、レイボルト アンド ビーオーシー コーティング テクノロジー）から商業的に入手可能である。有用なマグネトロンスパッタリング法および装置は、チャピン（Chapin）の米国特許第４，１６６，０１８号に開示されており、その教示の全てをここに参考として取り入れる。

従来のマグネトロンスパッタリング法および装置を使用して、透明下地層２０を付与することができる。上記のように、下地層２０は、二酸化ケイ素で有利に形成することができる。例えば、この層２０は、不活性雰囲気下において二酸化ケイ素ターゲットをスパッタリングすることによって堆積することができる。しかしながら、二酸化ケイ素ターゲットを確実にスパッタリングすることは、非常に困難であるおそれがある。それは、従来のマグネトロンスパッタリング方法においてはターゲットを陰極とするためであり、二酸化ケイ素は導電性に乏しいためである。その結果、二酸化ケイ素ではなく、金属ケイ素を含むターゲットを用いて、二酸化ケイ素を堆積することが好ましい。酸素を含むスパッタリング雰囲気を用いることによって、基材上に実際に堆積する物質を二酸化ケイ素に変化させることができる。

ケイ素ターゲットは、純粋なケイ素で形成されたものでないことが好ましい。むしろ、ターゲットは、ケイ素と、アルミニウムまたはその他の導電物質との化合物を含むことが、より好ましい。ケイ素は半導体であるため、純粋なケイ素ターゲットは、一貫した、制御された方法でスパッタリングすることが困難である。結果として、純粋なケイ素ターゲットをスパッタリングする際に放出される二酸化ケイ素（非導電性である。）の一部は、陽極およびスパッタリング反応器の周囲シールドだけでなく、ターゲット表面にも再堆積する。これは、スパッタリングを続けた場合に今度はアーク発生を招き得る電流の流れに、影響を及ぼし得る。よって、アーク発生を低減するため、約５％〜約１５％のアルミニウムまたはその他の導電物質を含むターゲットが好ましい。ケイ素−アルミニウムターゲットは、ベルギーのダインツ（Deinze）にあるベカート ヴィーディーエス エヌヴィー（Bekaert VDS nv）などの、幾つかの著名な商業的製造業者から入手可能である。

スパッタリング反応器中の雰囲気は、最適なスパッタリング速度が達成されるように変化させることができる。ケイ素またはケイ素−アルミニウムターゲットを用いる場合、酸化スパッタリング雰囲気を使用することが好ましい。勿論、この場合、スパッタリング雰囲気は、純粋な酸素である必要はない。反対に、酸素と不活性ガス（例えば、アルゴン）の混合物は、スパッタリング速度を増大させる傾向がある。例えば、酸素と、約４０％までのアルゴン（好ましくは０〜２０％のアルゴン）とを含み、約３×１０^-3ミリバールに維持されたスパッタリング雰囲気で十分である。各ターゲットに加えられる電力は、アーク発生を低減しながら、最大のスパッタリング速度を維持するように最適化することが好ましい。ターゲット当たり約８０ｋＷまでの電力レベルで、良好な結果が得られると予想される。

好ましい製造方法の一つは、約５〜１５％のアルミニウムをドープしたケイ素（すなわち、ケイ素約９５％／アルミニウム約５％〜ケイ素約８５％／アルミニウム約１５％）の３つのロータリースパッタリングターゲットを、各ターゲットに約４２ｋＷの電力を加えて使用する。スパッタリング反応器内の雰囲気は、約２．５〜４．５ｍＴｏｒｒの圧力で、１００％のＯ₂を含み得る。また、約８０％の酸素と、約２０％のアルゴンとを含み、約３×１０^-3ミリバールに維持された雰囲気を使用することも可能である。基材は、毎分約１００〜５００インチで、スパッタリングターゲットを通り過ぎるように移動させることができる。勿論、二酸化ケイ素下地層２０を付与するための正確な操作条件（例えば、基材速度、電力、プラズマ組成、ターゲット組成など）は、この層２０の堆積を、種々の厚みで最適化するのに望ましいように、変化させることができる。本教示はガイドとして与えられたものであり、当業者は、異なる厚みの二酸化ケイ素下地層に適用するために、適当な操作条件を容易に選択および変更することが可能である。

このように、本発明の好ましい方法において、酸化雰囲気下においてターゲットをスパッタリングしながら、基材１０を、複数のケイ素−アルミニウムターゲット下を移動させることによって、二酸化ケイ素下地層を堆積することができる。所望であれば、この雰囲気は、実質的に酸素と不活性ガスとからなるものであってもよい。これは決して必要条件ではないが、このような特徴を有するスパッタリング雰囲気は、良好な結果をもたらす。このような方法によって堆積される下地層２０は、少なくとも最初に堆積される場合、実質的に二酸化ケイ素と少量のアルミニウム（または、導電性を増大させるためにターゲットに供給されたその他の金属）からなると予測される。コーティングの残りのフィルム層は、従来のスパッタリング法によって付与することができる。ここでは様々なフィルム積層体が記載され、特定の実施形態は、これらのフィルム積層体の製造方法を提供する。この製造方法において、開示された各フィルム積層体の層は、従来のスパッタリング法によって、記載された配置で堆積される。下地層はスパッタリングされることが好ましいが、これは厳格に要求されることではない。一般に、ここに記載されたフィルム積層体は、従来の膜堆積法によって、開示された各フィルム積層体の層を堆積することにより、製造することができる。例えば、周知の化学蒸着法を使用して、開示された各フィルム積層体の１以上の層を堆積することができる。

図２は、本発明の特に好ましいコーティングを示す。図示の実施形態は、２つの赤外反射層を備えた低放射率コーティングを含む。低放射率コーティングは当該技術において周知であり、当業者は、これらのコーティングにおける種々のフィルムの正確な特性（例えば、組成、厚みおよび蒸着パラメータ）を容易に選択し、変化させることが可能である。故に、後述され、図２〜６に示される低放射率フィルム積層体の実施形態は、完全に例であると判断されるべきである。また、本発明は、前述の特徴を有する透明下地層を備えたあらゆる低放射率コーティングに拡張されると判断されるべきである。

図２に示すフィルム積層体において、透明下地層２０は、図示の基材１０上に直接に形成されている。下地層２０上には、１以上の透明誘電フィルムを含み得る第２の層３０が堆積されている。「透明誘電」という用語は、ここでは、１種以上の金属を含み、薄膜として適用されたときに実質的に透明である、非金属化合物（すなわち、純金属および合金のいずれでもない）を示すものとして使用されていると理解される。この定義には、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物、金属ホウ化物およびそれらの組合せ（例えば、酸窒化物）が含まれる。更に、「金属」という用語は、全ての金属および半金属（すなわち、メタロイド）を含むと理解されるべきである。

図２を続けて参照して、第２の層３０は、１種以上の透明誘電物質を含み得る。例えば、亜鉛、錫、インジウム、ビスマス、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、並びにそれらの合金および混合物を含む、広範な種々の金属の酸化物を使用することができる。酸化物は、容易に低コストで適用できるため有益であるが、金属窒化物（例えば、窒化ケイ素）もまた、とても有益に使用することができる。例えば、好ましい実施形態の一つにおいて、第２の層３０は、二酸化ケイ素下地層上に直接に堆積された窒化ケイ素を含む。この実施形態において、純粋な酸化亜鉛（すなわち、亜鉛単体の酸化物）の層が、第３の層３０よりも基材から離れ、且つ、上に重ねられる赤外反射フィルムの直下／隣接して配置されることが好ましい。

第２の層３０が単層で構成される場合、このようなフィルムは酸化亜鉛で形成されることが好ましい。例えば、一実施形態において、この層３０は、約１００オングストローム〜約４００オングストローム、更に好ましくは約１００オングストローム〜約２７５オングストローム、おそらく最も好ましくは約２３０オングストロームの厚みで付与された、酸化亜鉛を含む。第２の層３０は、図２においては単層として示されているが、２層以上の透明誘電フィルムで置換してもよく、この場合、フィルムは、随意、異種の透明誘電物質で形成されていてもよい。この層３０は、一つのフィルムで構成されていても、複数のフィルムで構成されていても、個々のフィルムは、中間領域１９０（すなわち、２つの赤外反射層５０、１５０の間の領域）におけるフィルムを参照して後述するような目的のため、約２５０オングストローム以下、おそらく最も好ましくは約２００オングストローム以下の物理的厚みに限定されることが好ましい。

特定の特に好ましい実施形態においては、層３０の物理的厚みは（一つのフィルムで構成されていても、複数のフィルムで構成されていても）、約２３０オングストローム以下、おそらく更に好ましくは２００オングストローム以下（例えば、約１９０オングストローム以下）であり、ある場合には約１６０オングストローム以下である。このような特徴を有する特定の実施形態においては、層３０の光学的厚みが約４６０オングストローム以下、おそらく更に好ましくは約４００オングストローム以下、ある場合には約３２０オングストローム以下となるように、層３０は、約２の屈折率を有するフィルムで形成される。ここで与えられる厚みは、特に光学的厚みであると指定しない限りは、物理的厚みである。このパラグラフに記載した実施形態は、二層銀（double-silver）低放射率コーティングに特に有益である。

既に述べたように、第２の層３０の組成は、望むように変化させることができる。しかしながら、通常、第２の層３０の最外部（すなわち、この層の基材から最も離れた部分）として、少なくとも１つの酸化亜鉛薄膜を付与することが好ましい。酸化亜鉛は、銀の核成形のための良好な土台を提供すると考えられるため、少なくとも銀赤外反射層５０が後に付与される場合、これは、フィルム積層体の品質を向上させると考えられる。よって、第２の層３０全体を酸化亜鉛で形成するか、この層３０を２以上のフィルムで置換し（図示せず）、最外層を酸化亜鉛とすることが好ましい。

このように、特定の実施形態（図示せず）においては、第２の層３０を２つのフィルムで置換することが意図される。例えば、第１のフィルム（すなわち、透明下地層２０の直上のフィルム）を、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫、または酸化インジウムとのアロイまたは混合物などの、酸化亜鉛のアロイまたは混合物とすることができる。先に示唆したように、少なくとも上に重ねられる赤外反射フィルム５０が銀を含む場合、第２のフィルムは、単独の酸化亜鉛であることが好ましい。このような特徴を有する６つの実施形態には、次の形態が含まれる。（１）約８０オングストローム〜約１００オングストローム、おそらく最適には約９０オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約３５オングストローム〜約４５オングストローム、おそらく最適には約４０オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。（２）約７５オングストローム〜約９５オングストローム、おそらく最適には約８５オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約５０オングストローム〜約６０オングストローム、おそらく最適には約５５オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。（３）約６０オングストローム〜約８０オングストローム、おそらく最適には約７０オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約５２オングストローム〜約６２オングストローム、おそらく最適には約５７オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。（４）約９５オングストローム〜約１１５オングストローム、おそらく最適には約１０５オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約４０オングストローム〜約５０オングストローム、おそらく最適には約４５オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。（５）約８０オングストローム〜約１００オングストローム、おそらく最適には約９０オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約３８オングストローム〜約４８オングストローム、おそらく最適には約４３オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。（６）約１４７オングストローム〜約１６７オングストローム、おそらく最適には約１５７オングストロームの厚みを有する第１のフィルムと、約６６オングストローム〜約７６オングストローム、おそらく最適には約７１オングストロームの厚みを有する第２のフィルム。

図２に示した第３の層５０は、望ましくは、赤外反射物質を含む。この赤外反射物質は、好ましくは、第２の層３０上に直接付与されることが好ましい。換言すれば、この赤外反射層５０は、第２の層３０に接触する（すなわち、物理的に直接に接触する）ことが好ましい。あらゆる好適な赤外反射物質を、この層５０に使用するために選択することができる。上記のように、銀は、最も一般的に使用される赤外反射物質である。しかしながら、金、銅またはその他の赤外反射物質を使用することも可能である。同様に、これらに物質の合金または混合物を使用することも可能である。多くの場合、銀または銀含有層５０を使用することが好ましい。ここで、「銀含有」という用語は、少なくとも幾らかの銀を含むあらゆる膜を意味するものとして用いられる。例えば、少量の金（例えば、約５％以下の金）と組み合わせた銀という形態で、赤外反射層を提供することができる。特に好ましい実施形態においては、この層５０は、約５０オングストローム〜約１５０オングストローム、更に好ましくは約５８オングストローム〜約９０オングストローム、おそらく最適には約８０オングストロームの厚みで、銀を含む。

先に示唆したように、保護層８０は、望ましくは、赤外反射層５０上に直接に付与される。この層８０は、赤外反射層５０を化学的侵食から保護するために設けることができる。例えば、保護層８０は、後続のフィルムの堆積中および熱処理中における反射層５０の劣化に対する耐性を付与し得る。よって、保護層８０は、特定の実施形態においては省略してもよいが、その存在は、通常、スパッタ堆積または熱処理される大部分のフィルム積層体において好ましい。保護層８０の更なる目的または別の目的は、次に付与されるフィルムの、下に存在する赤外反射層５０に対する接着を強化することである（または、応力低減層として付与されてもよい）。

保護層８０は、容易に酸化または窒化する物質を含み得る。例えば、この層８０は、金属チタンの薄層として堆積することができる。フィルム積層体の後続の層の堆積中および／または後の熱処理中に、チタン金属の大部分が、種々の化学量論の酸化チタンおよび／または窒化チタンに変化し得る。所望であれば、保護層は、代わりに、ニッケル、クロムまたはそれらの合金（例えば、ニクロム）を含んでいてもよい。このような保護層は、次に付与されるフィルムの、下に存在する赤外反射層５０に対する接着を、有効に強化することができる。ニッケルおよびクロムを含む保護層は、米国特許第５，３４４，７１８号（ハーティッヒ（Hartig）等）に教示されており、その教示の全てをここに参考として取り入れる。

特定の特に好ましい実施形態において、保護層８０は、金属ニオブとして堆積される。フィルム積層体の後続の層の堆積中および／または後の熱処理中に、ニオブ金属の大部分は、種々の化学量論の酸化ニオブおよび／または窒化ニオブに変化し得る。ニオブ含有保護層は、熱処理（例えば、焼入れ）が予定されている低放射率コーティングに導入される場合に、特に有益である。ここで、「ニオブ含有」という用語は、少なくとも幾らかのニオブを含む膜を意味するものとして用いられる。例えば、ニオブを含む保護フィルムを備えた低放射率コーティングは、ガラス焼入れに曝されたときに、チタンを含む保護フィルムを備えた別の同等のコーティングよりも、相当に少ない色変化を示すことが見出されている。

更に、発明者等は、本発明の透明下地層２０と１以上の保護用ニオブ含有層８０、１８０との組合せを、低放射率コーティングに付与することにより、高温加工（例えば、焼入れ）に対して非常に好適なコーティングが得られることを見出した。実際に、このような組合せを備えた低放射率コーティングは、約７００℃オーダーの温度に曝された際に、目立った色変化をほとんど示さず、曇り形成も最小限となることが分かった。これらの実施形態においては、特に、スパッタリングされた二酸化ケイ素の下地層と組み合わせた場合、更には、このスパッタリングされた二酸化ケイ素層が１００オングストローム以下の厚みを有する場合に、各ニオブ含有保護層を約１５〜２２オングストロームで付与することによって、特に良好な結果が得られる。

このように、任意の保護層８０は、チタン、ニオブ、ニッケルおよびクロムからなる群より選択される物質を含むことが有益である。保護層８０を形成する物質に関わらず、この層８０は、（存在する場合は）後続の層の堆積中および後の熱処理中に、赤外反射層５０を劣化から保護するのに十分な厚みで堆積されることが好ましい。保護層８０が好適に適用される厚みの範囲は、約７〜３０オングストローム、好ましくは約１５〜２２オングストローム、おそらく最適には約２０オングストロームである。所望であれば、追加の犠牲層（図示せず）を、赤外反射層５０の直下に設けてもよい。

引き続き図２を参照すると、中間フィルム領域１９０が、第１の赤外反射層５０の外側に（すなわち、第１の赤外反射層５０よりも基材から離れて）（例えば、保護層８０が存在するのであれば、その直上に）、配置されている。その最も単純な形態においては、この中間フィルム領域１９０は、所望の透明誘電物質の単層からなる。例えば、約４００〜１２００オングストロームの範囲の厚みを有する中間酸化亜鉛または窒化ケイ素層を、保護層８０上に堆積することができる。代わりに、任意の保護層８０と第２の赤外反射層１５０との間に、２つの独立した透明誘電フィルム（図示せず）を配置することも可能である。これらの２つのフィルムは、合計の厚みが約４００〜１２００オングストロームであることが好ましい。このような特徴を有する一実施形態において、中間領域１９０は、窒化ケイ素フィルムおよび酸化亜鉛フィルムで形成されている。本実施形態においては、酸化亜鉛が窒化ケイ素の上方（すなわち、外側）に付与されることが好ましい。

中間フィルム領域１９０が、複数の分離した層で形成されることが特に好ましい。分離した複数の層からなる中間フィルム領域１９０の形成は、焼入れ中の曇り形成を最小限とするため好ましい。このことは、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ００／４２４３４、「曇り耐性透明フィルム積層体（Haze-Resistant Transparent Film Stacks）」において論じられており、その教示の全てをここに参考として取り入れる。中間フィルム領域１９０が複数の分離した層を含む実施形態においては、中間フィルム領域の各層が、約２５０オングストローム以下、更に好ましくは約２２５オングストローム以下、おそらく最適には約２００オングストローム以下（例えば、約１８０オングストローム以下）の物理的厚みに限定されることが好ましい。

特定の好ましい実施形態において、中間フィルム領域１９０は、結晶フィルムと非晶質（または実質的に非晶質の）フィルムとを交互に含む。これは、熱処理された場合に、フィルム積層体において不快な曇りが発達する可能性を低減するため、望ましい。本実施形態における中間フィルム領域１９０は、好ましくは少なくとも３つのフィルム、おそらく更に好ましくは少なくとも４つのフィルム、おそらく最適には少なくとも５つのフィルムを含む。本実施形態の特定の場合において、結晶フィルムは酸化物であり、実質的に非晶質のフィルムは窒化物である。おそらく最適には結晶フィルムは、第１の金属（例えば、亜鉛）の酸化物である、実質的に非晶質のフィルムは、第２の金属（例えば、ケイ素）の窒化物であり、第１の金属と第２の金属とは異なるものである。このような実施形態においては、特に、低放射率コーティングにおける、薄い（例えば、１００オングストローム以下）スパッタリングされた二酸化ケイ素下地層と、薄い非晶質および結晶の中間交互層との組合せは、曇り防止の点で特に有益である。

中間フィルム領域１９０が複数の分離した層を含む実施形態においては、下地層２０の外側表面と赤外反射層５０の内側表面との間の誘電フィルムの厚み合計（すなわち、層３０の厚み）に対する、中間フィルム領域の厚み合計の比率は、特定の範囲内であることが好ましい。特に、この比率は、約４．１／１〜約６．０／１であることが好ましい。すなわち、層３０が、中間層領域１９０の約４分の１から約６分の１の厚みであることが好ましい。本実施形態においては、中間フィルム領域１９０の厚みを、上記の好ましい比率に基づいて変化させて、層３０の厚みを、約２３０オングストローム以下とすることが好ましく、約２００オングストローム以下（ある場合においては、更に約１６０オングストローム以下）とすることが更に好ましい。この好ましい比率および厚みは、薄い（例えば、１００オングストローム以下の）スパッタリングされた下地層２０を、前述したような、結晶と実質的な非晶質との中間交互薄層と組み合わせて有する低放射率コーティングに付与される場合に、特に望ましい。

低放射率コーティングの製造における課題の一部は、高い可視透過率、高い赤外反射および好ましい色を与えるコーティングを得ることである。先のパラグラフに記載した実施形態は、この課題に対する独特の解決を与える。この課題に関連する部分は、コーティングに焼入れまたはその他の熱処理が施される場合に、曇り形成を回避すると同時に、色変化を最小限としながら、これらの特性の維持することを含む。薄い透明下地層を、任意で複数の分離した中間フィルム層を含む中間フィルム領域および／またはニオブ保護層と組み合わせて含む、ここに記載された実施形態は、これらの課題に対するひときわ優れた解決法である。

このように、中間フィルム領域１９０は、少なくとも１つの非晶質または実質的に非晶質の層を含むことが有益である。このような物質は、焼入れまたはその他の熱処理が施される時に、実質的な結晶成長を生じ難いという点で有益である。その結果として、このような物質が、少なくとも１つの中間層に使用されると、中間フィルム領域１９０において、熱処理中に不快な曇りが発展し難い。特に好ましい一実施形態は、少なくとも１つの窒化ケイ素層を含む。所望であれば、この窒化ケイ素層は、窒化ケイ素以外の物質（結晶物質であり、例えば、ＺｎＯなどの結晶性酸化物である。）のフィルムによって互いに離間した、２以上の分離した窒化ケイ素層に分解されてもよい。窒化ケイ素は大きな応力を有しており、この応力は、窒化ケイ素の厚みが大きくなるにつれて、更に問題となるため、このような構成は有益である。特定の実施形態は、１以上の窒化ケイ素フィルムを含む中間フィルム領域１９０を与え、その各々のフィルムが、約２００オングストローム以下、おそらく更に好ましくは約１７５オングストローム以下、おそらく最適には約１６０オングストローム以下の個々の厚みを有する。本実施形態における、他の中間フィルムは、各々のフィルムが、約２５０オングストローム以下、おそらく更に好ましくは約２２５オングストローム以下、おそらく最適には約２００オングストローム以下（例えば、約１８０オングストローム以下）の、個々の厚みを有する、結晶性酸化物層であることが好ましい。

中間領域１９０における層の数は、所望に応じて変化させることができる。しかしながら、この領域１９０は、少なくとも３つの独立した層で形成されることが好ましいと考えられる。特定の実施形態において、中間フィルム領域は、２つの酸化亜鉛フィルムの間に配置された窒化ケイ素フィルムを含む。例えば、一実施形態（図示せず）は、保護層８０から外側に向かって、次のような層を含む中間フィルム領域１９０が提供される：（１）約１５０〜２５０オングストローム、おそらく最適には約２２０オングストロームの厚みの酸化亜鉛、（２）約４０〜１２０オングストローム、おそらく最適には約８０〜１００オングストロームの厚みの窒化ケイ素、（３）約１５０〜２５０オングストローム、おそらく最適には約２１０オングストロームの厚みの酸化亜鉛。以下に説明するように、中間フィルム領域１９０は、少なくとも５つの独立した層で形成されることが更に好ましいと考えられる。

図３は、中間フィルム領域１９０が５つの独立した層を含む実施形態を示す。本実施形態においては、例えば、酸化亜鉛と窒化ケイ素との交互中間層を設けることができる（例えば、３つの酸化亜鉛層と２つの窒化ケイ素層、または、３つの窒化ケイ素層と２つの酸化亜鉛層）。図３の実施形態における中間フィルム領域１９０は、第１の層１９２、第２の層１９３、第３の層１９４、第４の層１９５および第５の層１９６を含む。前掲の国際出願に記載されているように、中間フィルム領域１９０は、この領域１９０の下層１９２と上層１９６とが同じ物質を含むように、奇数層の中間層で形成されることが好ましい。例えば、図３の実施形態における第１の中間フィルム１９２と第５の中間フィルム１９６は、両方とも同じ物質（例えば、酸化亜鉛）で形成することができる。前掲の国際出願にも記載されているように、中間フィルム領域１９０の各層は、好ましくは隣接する層を異なる物質で形成することによって、隣接する各層とは異なる微細構造を有することが好ましい。例えば、酸化亜鉛１９２、１９４、１９６と、窒化ケイ素１９３、１９５とを含む中間フィルム領域１９０を用いることによって、優れた結果を達成することができる。

好ましい一実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約５０〜２００オングストローム、おそらく最適には約１０５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約５０〜２００オングストローム、おそらく最適には約１４０オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約５０〜３００オングストローム、おそらく最適には約２００オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約５０〜２００オングストローム、おそらく最適には約１４０オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約５０〜２００オングストローム、おそらく最適には約８０オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。所望であれば、１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫または酸化インジウムとの混合物などの、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成することができる。しかしながら、前述したように、酸化亜鉛は、銀（第５の層上に直接に堆積され得るものである。）の核形成のための良好な土台を提供すると考えられるため、少なくとも第５の層１９６の最外領域は酸化亜鉛で形成されることが好ましい。例えば、本実施形態の第５の層１９６は、約２０オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などのような第１の酸化物フィルムと、約６０オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約９５〜１１５オングストローム、おそらく最適には約１０５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１０１〜１４１オングストローム、おそらく最適には約１２１オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１８０〜２２０オングストローム、おそらく最適には約２００オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１０１〜１４１オングストローム、おそらく最適には約１２１オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約９０〜１２０オングストローム、おそらく最適には約１０５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。前述したように、１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成してもよいが、少なくとも第５の層１９６の最外領域は、純粋な酸化亜鉛で形成することが好ましい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約６０オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物フィルムと、約４５オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

更に別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約９５〜１１５オングストローム、おそらく最適には約１０５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１０４〜１４４オングストローム、おそらく最適には約１２４オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１５５〜１９５オングストローム、おそらく最適には約１７５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１０４〜１４４オングストローム、おそらく最適には約１２４オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約８８〜１１８オングストローム、おそらく最適には約１０３オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。前出の２つの実施形態と同様に、１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成し、少なくとも第５の層１９６の最外領域を、純粋な酸化亜鉛で形成してもよい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約５３オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物フィルムと、約５０オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

更に別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約１２５〜１４５オングストローム、おそらく最適には約１３５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１３４〜１７４オングストローム、おそらく最適には約１５７オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１３７〜１７７オングストローム、おそらく最適には約１５７オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１３１〜１７１オングストローム、おそらく最適には約１５１オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約１０５〜１３５オングストローム、おそらく最適には約１２０オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。ここでもまた、１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成し、少なくとも第５の層１９６の最外領域を、純粋な酸化亜鉛で形成してもよい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約６４オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物のフィルムと、約５６オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

更に別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約９０〜１１０オングストローム、おそらく最適には約１１０オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１０２〜１４２オングストローム、おそらく最適には約１２２オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１８０〜２２０オングストローム、おそらく最適には約２００オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１１０〜１５０オングストローム、おそらく最適には約１３０オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約１００〜１３０オングストローム、おそらく最適には約１１５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。また、１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成し、少なくとも第５の層１９６の最外領域を、純粋な酸化亜鉛で形成してもよい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約６５オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物フィルムと、約５０オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

更に別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約１１１〜１３１オングストローム、おそらく最適には約１２１オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１１０〜１５０オングストローム、おそらく最適には約１３０オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１８０〜２２０オングストローム、おそらく最適には約２００オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１０２〜１４２オングストローム、おそらく最適には約１２２オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約１００〜１３０オングストローム、おそらく最適には約１１５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成し、少なくとも第５の層１９６の最外領域を、純粋な酸化亜鉛で形成してもよい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約６５オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物フィルムと、約５０オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

更に別の好ましい実施形態においては、中間フィルム領域１９０は次のフィルムを含む：（１）約９６〜１１６オングストローム、おそらく最適には約１０６オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第１の層１９２、（２）約１１７〜１５７オングストローム、おそらく最適には約１３７オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第２の層１９３、（３）約１８３〜２２３オングストローム、おそらく最適には約２０３オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第３の層１９４、（４）約１１７〜１５７オングストローム、おそらく最適には約１３７オングストロームの厚みの窒化ケイ素の第４の層１９５、および、（５）約６４〜９４オングストローム、おそらく最適には約７９オングストロームの厚みの酸化亜鉛の第５の層１９６。１以上の酸化亜鉛層を、酸化亜鉛を含むアロイまたは混合物で形成し、少なくとも第５の層１９６の最外領域を、純粋な酸化亜鉛で形成してもよい。例えば、本実施形態における第５の層１９６を、約１７オングストロームの厚みを有する、亜鉛合金の酸化物などの第１の酸化物フィルムと、約６２オングストロームの厚みの亜鉛単体の酸化物の第２のフィルムとで形成することができる。

発明者等は、低放射率フィルム積層体に、本発明の透明下地層２０と、少なくとも３つ、好ましくは５つの分離した透明誘電層（前述したように、おそらく最適に厚みが限定され、結晶質層と実質的な非晶質層とを交互に含む）を含む中間フィルム領域１９０との組合せを付与することによって、ひときわ優れたコーティングを達成できることを見出した。このような特徴を有する組合せを備えた低放射率コーティングは、約７００℃オーダーの高温に曝されたときに、目立った曇り形成を視覚的に全く示さないということが見出された。また、このような特徴を有する組合せを備えた低放射率コーティングは、以下に記述するように、「水分による接着破壊」試験において、ひときわ優れた成果をあげることが見出された。

本発明の譲受人は、コーティングの接着力を評価するため、特に厳密な「水分による接着破壊」試験を開発した。この試験においては、所望のコーティングを備えたガラス片(glass lite)を、板ガラスの洗浄に適合した洗浄機内に配置する。ガラスは、コーティングされたガラス表面が、ガラスのコーティングされた表面上に直接に作用するように適応されたブラシに向かって上向きに配向するように、洗浄機内に配置される。試験中、回転ブラシの毛がコーティングされた表面に直接に動的に物理的に接触するように、このブラシは回転し、コーティングされたガラス表面上に位置する。回転ブラシは、２０秒間、コーティングされた表面に接触するように保持される。その後、ガラス片は洗浄機から取り除かれ、コーティングされた表面の損傷が検査される。

本発明の譲受人は、試験後のコーティングの損傷を評価するため、次の１〜５の階級を創出した。試験後に可視的な損傷を全く示さない場合、コーティングを「１」と評価される。階級の他方の限度については、ブラシの下にある領域において、コーティングが全て（すなわち、完全に）除去されている場合、コーティングは「５」と評価される。わずかに微細な（すなわち、わずかな）不連続なかき傷しか存在しない場合は、コーティングは「２」と評価される。かき傷に加えて、幾らかの接着破壊（すなわち、幾らかの領域におけるコーティングの可視的な損失）が存在する場合、コーティングは「３」と評価される。損傷が全破壊（すなわち、ブラシ領域において、コーティングがすべて除去される）に近いが、ブラシ下の幾らかの領域においてはコーティングが残っている場合、コーティングは「４」と評価される。

前述のように、このような特徴を有する組合せを備えた（すなわち、本発明の下地層２０と、前述の中間フィルム領域１９０とを有する）コーティングは、上記の「水分による接着破壊」試験において、ひときわ優れた成果をあげる。これらのコーティングは、ガラスに対して優れた接着を示す、一貫して１の評価を得ることが見出された。このように、本特徴を有する組合せを備えたコーティングは、優れた基材接着と組み合わされた、所望の焼入れ可能特性を達成する。

特定の特に好ましい実施形態において、本発明は、本発明の透明下地層２０と、分離した複数の透明誘電層（前述したように、おそらく最適に厚みが限定され、結晶質層と実質的な非晶質層とを交互に含む）を含む中間フィルム領域１９０と、１以上の保護用ニオブ含有フィルム８０，１８０との組合せを備えた低放射率コーティングを提供する。この独特の組合せを有するコーティングは、「水分による接着破壊」試験においてひときわ優れた成果をあげることが見出された。また、約７００℃オーダーの高温に曝されたときにも、目立った色変化や曇り形成が視覚的には示されないことが見出された。故に、このような性質のコーティングは、特に好ましい。

図２〜５は、「二層銀（double-silver）」型低放射率コーティングを示すものである。このような性質を有するコーティングは、前述したように、２つの赤外反射層５０，１５０を含み、その間に中間フィルム領域１９０が位置している。これらの各図において、第２の赤外反射層１５０は、中間領域１９０に隣接している。しかしながら、これは必須条件ではない。例えば、前述したような保護層が、中間領域１９０と第２の赤外反射層１５０との間に挿入されていてもよい。しかしながら、銀層の直下に酸化亜鉛層を付与すると、高品位の銀フィルムの製造を促進することが見出されたため、これはさほど好ましくはない。

第１の赤外反射層１５０の形成に有用な物質は、第２の赤外反射層１５０の形成にも有用である。これらの赤外反射層の両方を同じ物質で形成することが予想されるが、それは必須条件ではない。層５０，１５０の両方が、銀または銀含有フィルムであり、第２の外側層１５０が、第１の内側層５０よりも多少厚いことが好ましい。例えば、好ましい実施形態は、約５０オングストローム〜約１５０オングストローム、より好ましくは約５８オングストローム〜約９０ロングストローム、おそらく最適には約８０オングストロームの厚みの銀の第１の赤外反射層と、約９０オングストローム〜約１８０オングストローム、より好ましくは約９６オングストローム〜約１５５ロングストローム、おそらく最適には約１３０オングストロームの厚みの銀の第２の赤外反射層とを付与する。

第２の保護層１８０は、第２の赤外反射層の上方に設けられることが好ましい。前述したように、この層１８０は、チタン、ニオブ、ニッケル、クロム、ニクロムなどによって有効に形成することができる。内側保護層８０と同様に、外側保護層１８０の好ましい堆積厚は、７〜３０オングストロームの範囲、好ましくは１５〜２２オングストロームの範囲であり、おそらく最も好ましくは約２０オングストロームである。両保護層８０，１８０が、それぞれ約１５〜２２オングストロームの厚みで堆積されたニオブ含有フィルムである場合に、特に良好な結果が得られる。所望であれば、追加の保護層（図示せず）を、第２の赤外反射層１５０の直下に設けてもよい。代わりに、一方または両方の保護層８０、１８０を完全に省略してもよいが、これは一般にあまり好ましくない。

図２〜６を続けて参照して、外側フィルム領域１３０が、第２の赤外反射層１５０の外側（例えば、もし存在するならば、保護層１８０の直上）に配置されている。外側フィルム領域１３０の厳密な性質は、所望に応じて変化させることができる。最も単純な形態においては、この外側フィルム領域１３０は、単一の透明誘電フィルムからなる。広範な種々の金属窒化物（例えば、窒化ケイ素）および金属酸化物（例えば、亜鉛、錫、インジウム、ビスマス、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、およびこれらの合金および混合物の酸化物）を、低放射率コーティングの最外層として使用することができる。最外層領域１３０が単一層を含む場合、耐久性のある物質を使用することが好ましい。例えば、一実施形態においては、約１００オングストローム〜約４００オングストローム、更に好ましくは約１００オングストローム〜約３００オングストローム、おそらく最適には約２８０オングストロームの厚みで付与された、良好な化学的耐性を示す、窒化ケイ素の外側フィルム領域１３０が使用される。当業者であれば、低放射率フィルム積層体の最外層１３０としての使用に適したその他の物質を、容易に選択することが可能である。

複数の独立した層を含む外側フィルム領域１３０を使用することが好ましい。例えば、低放射率フィルム積層体の最外層１３０として好適な種々のフィルム積層体が、当業者に周知である。特定の実施形態においては、低放射率フィルム積層体の最外領域１３０は、窒化チタン層を含む。外側フィルム領域１３０の各層は、約２５０オングストローム以下、更には約２２５オングストローム以下、おそらく最適には２００オングストローム以下の物理的厚みに限定されることが好ましい。特定の好ましい実施形態においては、本発明のコーティングにおける各透明誘電フィルム（層３０、中間フィルム領域１９０および外側フィルム領域１３０におけるフィルムを含む。）は、２００オングストローム以下（例えば、約１８０オングストローム以下）の厚みを有する。これらの実施形態は、コーティングが焼入れまたはその他の熱処理可能である場合に、特に有益である。

図４および５は、外側フィルム領域１３０が複数の独立した層で形成されている実施形態を示す。例えば、図４の実施形態は、２つの独立した層を含む外側フィルム領域１３０を有している。図示の実施形態において、第１の外側層１３２は、任意の第２の保護層１８０上に直接に堆積されている。第１の外側層１３２は、あらゆる所望の透明誘電物質で形成することができる。例えば、この層１３２は、酸化亜鉛で有利に形成することができる。第１の外側層の厚みは、好ましくは約１２５オングストローム〜約２７５オングストローム、更に好ましくは１５０オングストローム〜約２５０オングストロームである。図示の実施形態において、第２の外側層１３４は、第１の外側層１３２上に直接に堆積されている。この層１３４は、あらゆる所望の透明誘電物質で形成することができるが、良好な耐久性を有する物質で形成されることが好ましい。例えば、この層１３４は、窒化ケイ素などの、化学的耐性を有する物質によって有利に形成することができる。または、この層１３４は、窒化チタンで形成することができる。第２の外側層１３４の厚みは、好ましくは約２５オングストローム〜約３００オングストローム、更に好ましくは約５０オングストローム〜約１２５オングストローム、おそらく最も好ましくは約７０オングストローム〜約１００オングストロームである。好ましい一実施形態においては、第１の外側層１３２は、約１７５オングストロームの厚みの酸化亜鉛で形成され、第２の外側層１３４は、約７５オングストロームの厚みの窒化ケイ素で形成される。別の好ましい実施形態においては、第１の外側層１３２は、約２２５オングストロームの厚みの酸化亜鉛で形成され、第２の外側層１３４は、約９６オングストロームの厚みの窒化ケイ素で形成される。更に別の実施形態においては、外側フィルム領域は、少なくとも１つの窒化チタンフィルムと、少なくとも１つの化学的耐性層（例えば、窒化ケイ素）とを含む、少なくとも３つのフィルムで形成され、化学的耐性フィルムは、必須ではないが、好ましくは、窒化チタンフィルムの外側に配置される。

図５は、外側フィルム領域１３０が、少なくとも４つの独立した層を含む、好ましい実施形態を示す。例えば、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫または酸化インジウムとのアロイまたは混合物などの、酸化亜鉛のアロイまたは混合物デ形成されたフィルム層１３１が、任意の第２の保護層８０上に直接に堆積されている。このフィルム層１３１は、約５０オングストローム〜約２００オングストローム、更には約８０オングストローム〜約１１５オングストロームの厚みで堆積されていることが好ましい。本実施形態において、窒化チタン層１３５が、第１の化学的耐性層１３３と第２の化学的耐性層１３７（いずれも、例えば、窒化ケイ素）との間に挟まれており、このサンドイッチ状物がフィルム層１３１の直上に配置されることが特に好ましい。更に詳しくは、これらの窒化ケイ素層の最も内側の層１３３は、約２２〜５５オングストローム、おそらく最適には約３０オングストロームのオーダーの厚みを有することが好ましい。窒化チタン層１３５は、約４〜４１オングストローム、おそらく最適には約１０オングストロームオーダーの厚みを有することが好ましい。最外窒化ケイ素層１３７は、約７５〜１７９オングストローム、おそらく最適には約１１０オングストロームの厚みを有することが好ましい。

本発明の更なる実施形態を、以下に説明する。２つの前出の実施形態と同様に、このフィルム積層体は、二層銀型の低放射率コーティングである。フィルム積層体の層を、基材側から順に記述する。前述したような性質および厚みの二酸化ケイ素下地層が、基材上に直接に形成されている。次に、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫または酸化インジウムとのアロイまたは混合物などの、酸化亜鉛のアロイまたは混合物の層が、下地層上に直接に形成されている。この酸化物層は、約２５０オングストローム〜約３５０オングストローム、おそらく最適には約３００オングストロームの厚みを有することが好ましい。この酸化物層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が適用されている。酸化亜鉛層の厚みは、好ましくは約７０オングストローム〜約１００オングストローム、おそらく最適には約８５オングストロームである。この酸化亜鉛層上に直接に、赤外反射銀層が形成されている。この銀層は、約９０オングストローム〜約１１０オングストローム、おそらく最適には約１００オングストロームの厚みを有することが好ましい。そして、この銀層上に直接に、保護用チタン層が適用されている。このチタンの大部分は、前述したように、後続の層の堆積中に酸化または窒化され得る。この層のチタンは、好ましくは約２０オングストローム〜約３０オングストローム、おそらく最適には約２５オングストロームの厚みで堆積される。このチタン層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が適用され、この層は、好ましくは約８０オングストローム〜約１２０オングストローム、おそらく最適には約１００オングストロームの厚みを有する。この酸化亜鉛層上に直接に、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫または酸化インジウムとのアロイまたは混合物などの、酸化亜鉛のアロイまたは混合物の層が形成されている。この酸化物層は、好ましくは約５３０オングストローム〜約６２０オングストローム、更に好ましくは約５５０オングストローム〜約６００オングストロームの厚みを有する。この酸化物層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が形成されており、この層は、好ましくは約６５オングストローム〜約１０５オングストローム、おそらく最適には約８５オングストロームの厚みを有する。赤外反射銀層が、この酸化亜鉛層上に直接に形成されている。この銀層は、好ましくは約１０５オングストローム〜約１４５オングストローム、おそらく最適には約１２５オングストロームの厚みを有する。そして、後に酸化または窒化される保護用チタン層が、この銀層上に直接に形成されている。この層のチタンは、好ましくは約２０オングストローム〜約３０オングストローム、おそらく最適には約２０オングストロームの厚みで堆積される。このチタン層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が適用され、この層は、好ましくは約１１０オングストローム〜約１３０オングストローム、おそらく最適には約１２０オングストロームの厚みを有する。この酸化亜鉛層上に直接に、酸化亜鉛と、酸化ビスマス、酸化錫または酸化インジウムとのアロイまたは混合物などの、酸化亜鉛のアロイまたは混合物の層が堆積されている。この酸化物層は、好ましくは約１３０オングストローム〜約１７０オングストローム、おそらく最適には約１５０オングストロームの厚みを有している。この酸化物層上に直接に、窒化ケイ素の層が形成されており、この層は、フィルム積層体の最外層を形成していることが好ましい。この窒化ケイ素層は、好ましくは約２０オングストローム〜約５０オングストローム、更に好ましくは約３０オングストローム〜約４０オングストロームの厚みを有する。当業者であれば、この好ましい範囲外ではあるが、許容し得る結果を生じる、その他の好ましい層組成および厚みを容易に選択し、変更することが可能である。

本発明の更に別の実施形態を、以下に記述する。このコーティング（二層銀型の低放射率フィルム積層体である。）の層を、基材側から順に記述する。前述したような性質および厚みの二酸化ケイ素下地層が、基材上に直接に形成されている。酸化チタン（例えば、亜化学量論的（substoichiometric）ＴｉＯx（但し、Ｘは１〜２である。）である二酸化チタン）の層が、二酸化ケイ素下地層上に直接に形成されている。この酸化チタン層は、好ましくは約１１５オングストローム〜約１４５オングストローム、おそらく最適には約１３０オングストロームの厚みを有する。この酸化チタン層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が適用されている。この酸化亜鉛層の厚みは、好ましくは約４０オングストローム〜約６０オングストローム、おそらく最適には約５０オングストロームである。赤外反射銀層が、この酸化亜鉛層上に直接に形成されている。この銀層は、好ましくは約８０オングストローム〜約１００オングストローム、おそらく最適には約９０オングストロームの厚みを有する。保護用のニッケルまたはニクロム層が、この銀層上に直接に形成されている。例えば、この保護層は、ハーティッヒ（Hartig）等による米国特許第５，３４４，７１８号（ここに、その教示の全てを参考として組み入れる。）に記載されているように、Ｎｉ：Ｃｒ合金（例えば、５０：５０）で形成することができる。この保護層は、後に酸化または窒化されるが、好ましくは約２０オングストローム〜約３０オングストローム、おそらく最適には約２５オングストロームの厚みで堆積される。この保護層上に直接に、窒化ケイ素の層が適用され、この層は、好ましくは約４００オングストローム〜約６００オングストローム、おそらく最適には約５００オングストロームの厚みを有する。この窒化ケイ素層上に直接に、純粋な酸化亜鉛の層が適用される。この酸化亜鉛層は、好ましくは約３０オングストローム〜約５０オングストローム、おそらく最適には約４０オングストロームの厚みを有する。この酸化亜鉛層上に直接に、赤外反射銀層が形成されている。この銀層は、好ましくは約８０オングストローム〜約１３０オングストローム、更に好ましくは約１００オングストローム〜約１１０オングストロームの厚みを有する。保護用のニッケルまたはニクロム層（前述と同様）が、この銀上に直接に形成されている。この保護層は、後に酸化または窒化されるが、好ましくは約２０オングストローム〜約３０オングストローム、おそらく最適には約２５オングストロームの厚みで堆積される。この保護層上に直接に、窒化ケイ素の層が適用され、この層は、フィルム積層体の最外層を形成していることが好ましい。この窒化ケイ素層の好ましい厚みの範囲は、約２５０オングストローム〜約３１０オングストローム、おそらく最適には約２８０オングストロームである。当該分野において通常の技術を有する者であれば、この好ましい範囲外ではあるが、許容し得る結果を生じる、その他の好ましい層組成および厚みを容易に選択し、変更することが可能である。

図６は、単一の赤外反射層を備えた低照射率コーティングを示す。本実施形態においては、透明下地層２０、第２の層３０、赤外反射層５０および任意の保護層８０が、図２〜５の実施形態を参照して前述したこれらの層２０，３０，５０，８０の記載に従って、形成されている。一つの赤外反射層しか有さない低放射率コーティングに関しては、第２の層３０の全体的な厚みは、好ましくは約８５オングストローム〜約４００オングストローム、更に好ましくは約１００オングストローム〜約２５０オングストロームであり、赤外反射層５０の厚みは、好ましくは少なくとも約６５オングストロームである。これは、一般に、非常に望ましいレベルの赤外反射を達成する。例えば、一実施形態において、下地層２０は、約７０オングストロームの厚みの二酸化ケイ素を含み、第２の層３０は、約１００オングストロームの厚みの酸化亜鉛を含み、赤外反射層５０は、約８５〜１００オングストロームの厚みの銀を含む。

図６に示す最外フィルム領域９０は、図２〜５の中間フィルム領域１９０について前述したものと同様の層で形成することができる。その最も単純な形態においては、最外フィルム領域は、約２００オングストローム〜約７００オングストロームの厚みで適用された単一の透明誘電フィルムとすることができる。前述のように、当業者であれば、低放射率コーティングの最外層として使用するのに適した物質を、容易に選択および変更することが可能である。簡潔に言うと、有用な物質には、窒化ケイ素、並びに、亜鉛、錫、インジウム、ビスマス、チタン、ハフニウム、ジルコニウムおよびそれらのアロイおよび混合物の酸化物が含まれる。所望であれば、窒化チタンフィルムおよび／または化学的耐性フィルム（例えば、窒化ケイ素）を、このフィルム領域９０の上方に適用してもよい。例えば、このフィルム領域９０の上方に、窒化ケイ素、窒化チタンおよび窒化ケイ素のサンドイッチ状物を適用することが、特に望ましい。

特に好ましい一実施形態（図示せず）においては、最外フィルム領域９０は次の６つの層で形成されている：（１）約３８オングストロームの厚みで保護層８０上に直接に適用された酸化亜鉛、（２）約４５オングストロームの厚みで前記酸化亜鉛層上に直接に適用された窒化ケイ素、（３）約３０〜４２オングストロームの厚みで前記窒化ケイ素層上に直接に適用された酸化亜鉛、（４）約５０オングストロームの厚みで前記酸化亜鉛層上に直接に適用された窒化ケイ素、（５）約１５６オングストロームの厚みで前記窒化ケイ素層上に直接に適用された酸化亜鉛、および、（６）約６５〜７オングストロームの厚みで前記酸化亜鉛層上に直接に適用された窒化ケイ素。本実施形態において、良好な結果を達成しながら、与えられたいずれの層の厚みも、約１５％程度まで変化させ得ると予測される。

この開示において記述されたフィルム積層体は、高温加工に対してひときわ優れた安定性を有する。例えば、これらのフィルム積層体は、水分により腐蝕したガラスに適用し、ガラスとともに焼入れされた際に、目に見える曇り（例えば、前述のような性質を有する）を、もし生じたとしても、ほとんど生じないことが見出された。更に詳しくは、前述したような単層または二層の赤外反射層は、従来のソーダ石灰ガラスの焼入れ処理に曝された際に、一貫して、容易に外見上目に見える曇りを生じないことが見出された。実際に、これらのコーティングは、望ましからざる曇りを何ら生じることなく、約７００℃の温度への露出に耐えることが分かった。このように、本発明のフィルム積層体は、焼入れ可能なガラスコーティングとしての使用に対して理想的であると予測され、よって、多くの建築および自動車への適用における利用が特に提案される。

次の実施例は、焼入れ可能な低放射率コーティングにおける本発明の下地層の効果を示すために与えられるものである。

（実施例１）
従来のソーダ石灰ガラスの板（３ｍｍの厚みを有する。）を得た。二組のガラス板を、二層銀低放射率コーティングで被覆した。第１組のガラス板のコーティングには、本発明の教示に従って、二酸化ケイ素下地層を付与した。ここで、第１組のコーテッドガラスを、サンプルＡとする。第２組のガラス板のコーティングは、二酸化ケイ素下地層を省略したこと以外は、サンプルＡと同等のものである。ここで、第２組のコーテッドガラスを、サンプルＢとする。サンプルＡおよびサンプルＢの全てのフィルムは、マグネトロンスパッタリングによって堆積した。

サンプルＡ
前述したように、第１組のガラス板に付与したコーティングは、二酸化ケイ素下地層を備えている。下地層は、約８０オングストロームの厚みを有し、基材の主面のうちの一つの上に直接に付与されている。酸化亜鉛の層を、二酸化ケイ素下地層上に直接に付与した。この酸化亜鉛の厚みは、約２３０オングストロームであった。赤外反射銀層を、この酸化亜鉛層上に直接に付与した。この銀層の厚みは、約８０オングストロームであった。そして、ニオブの保護層を、この銀層上に直接に付与した。このニオブ層は、約２０オングストロームの厚みで堆積した。このニオブ層上に直接に、約１０５オングストロームの厚みの酸化亜鉛の層を付与した。そして、この酸化亜鉛層上に直接に、窒化ケイ素層を付与した。窒化ケイ素層は、約１４０オングストロームの厚みを有するものとした。この窒化ケイ素層上に直接に、約２００オングストロームの厚みの酸化亜鉛の層を付与した。そして、この酸化亜鉛層上に直接に、窒化ケイ素層を付与した。この窒化ケイ素層は、約１４０オングストロームの厚みを有するものとした。この窒化ケイ素層上に直接に、酸化亜鉛を約８０オングストロームの厚みで付与した。赤外反射銀層を、この酸化亜鉛上に直接に形成した。この銀層は、約１３０オングストロームの厚みを有するものとした。ニオブの保護層を、この銀層上に直接に付与した。このニオブ層は、約２０オングストロームの厚みで堆積した。このニオブ層上に直接に、酸化亜鉛の層を付与した。この酸化亜鉛層は、約１００オングストロームの厚みを有するものとした。そして、窒化ケイ素層を、この酸化亜鉛層上に直接に堆積した。この窒化ケイ素層は、好ましくは約３０オングストロームの厚みを有するものとした。そして、窒化チタンの層を、この窒化ケイ素層上に直接に形成した。この窒化チタン層は、約１０オングストロームの厚みを有するものとした。この窒化チタン層上に直接に、窒化ケイ素を、約１１０オングストロームの厚みで付与した。この窒化シリコン層が、フィルム積層体の最外層を形成することとした。

サンプルＢ
前述したように、第２組のガラス板に付与したコーティングは、二酸化ケイ素下地層を省略したこと以外は、サンプルＡのコーティングと同じものとした。

その後、サンプルＡおよびサンプルＢのコーテッドガラス板を、従来のガラス焼入れ処理に曝した。１回分の積載量のガラス板を対流型加熱炉内に配置し、約７３４℃に達する高温に曝した。この温度に達するまでに要した時間は、約１０９秒であった。そして、ガラスを空気焼入れした。

焼入れ後、サンプルＡおよびサンプルＢのガラス板において、目に見える曇りを検査した。２種の異なる曇り評価を行った。一つ目は、ガラス板を屋外に置き、おおよそ鉛直な構成に保持する（すなわち、ガラス板の主面をおおよそ鉛直に配向させる。）。そして、自然太陽光の反射を、異なる視射角で調べ、コーテッドガラスにおける可視的な曇りを評価した。二つ目は、ガラス板を、おおよそ鉛直な構成で屋内に置いた。従来の高輝度照明光をあて、この光の反射を調べて、コーテッドガラスにおける可視的な曇りを評価した。

両方の曇り検査の結果、一貫して、サンプルＢのガラス（二酸化ケイ素下地層が省略されている。）は、容易に視認される曇りによる赤味を帯びた外観を有することが、明らかになった。このような性質のガラスは、通常、建築用および自動車用ガラスの市場において、受け入れられない。これに対して、サンプルＡのガラス（二酸化ケイ素下地層を備える。）は無色であり、容易に認められるような赤い色相を示さず、曇りが全く存在しない、または、極めて最少量の無色の曇りしか存在しないという特徴を有していた。このように、サンプルＡのガラスの外観は、サンプルＢよりも非常に優れたものであった。この実施例は、板ガラスの焼入れという状況における、本発明の下地層の利点を示すものであるが、コーテッドガラスの加熱曲げ加工においても、同様の利点が得られることが理解される。

本発明の好ましい実施形態を記述したが、本発明の思想および添付のクレームの範囲から逸脱することなく、多くの変更、応用および改変が可能であることが理解されるべきである。

図１は、腐蝕した基材の模式的な断面図である。 図２は、本発明に係るフィルム積層体の一実施形態の模式的な断面図である。 図３は、本発明に係るフィルム積層体の別の実施形態の模式的な断面図である。 図４は、本発明に係るフィルム積層体の更に別の実施形態の模式的な断面図である。 図５は、本発明に係るフィルム積層体の更に別の実施形態の模式的な断面図である。 図６は、本発明に係るフィルム積層体の更なる実施形態の模式的な断面図である。

Claims (32)

1. 低放射率コーティングを備えた基材であって、前記低放射率コーティングが、前記基材から外側に向かって、
   （ａ）１００オングストローム以下の厚みで、前記基材上に直接に形成された二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層と、
   （ｂ）透明誘電物質を含む第２のフィルム層と、
   （ｃ）赤外反射物質を含む第３のフィルム層と、
   （ｄ）透明誘電物質を含む第４のフィルム層とを含む基材。
2. 前記二酸化ケイ素が、スパッタ膜である請求項１記載の基材。
3. 前記第１のフィルム層が、約９０オングストローム以下の厚みを有する請求項１記載の基材。
4. 前記第１のフィルム層が、約５０オングストローム〜約９０オングストロームの厚みを有する請求項３記載の基材。
5. 前記赤外反射物質が、銀である請求項１記載の基材。
6. 前記第２のフィルム層が、約２３０オングストローム以下の厚みを有する請求項１記載の基材。
7. 前記第２のフィルム層が、約２００オングストローム以下の厚みを有する請求項６記載の基材。
8. 前記第２のフィルム層が、窒化ケイ素を含む請求項１記載の基材。
9. 前記第２のフィルム層が、前記第１のフィルム層上に直接に形成されている請求項８記載の基材。
10. 前記第２のフィルム層が、酸化亜鉛を含む請求項１記載の基材。
11. 前記第３のフィルム層が、前記第２のフィルム層上に直接に形成されており、前記赤外反射物質が、銀である請求項１０記載の基材。
12. 更に、前記第３のフィルム層と前記第４のフィルム層との間に配置された保護フィルム層を含み、前記保護フィルム層が、前記第３のフィルム層上に直接に形成されている請求項１記載の基材。
13. 前記保護フィルム層が、ニオブを含む請求項１２記載の基材。
14. 前記第４のフィルム層が、酸化亜鉛を含む請求項１記載の基材。
15. 前記第４のフィルム層が、窒化ケイ素を含む請求項１記載の基材。
16. 更に、
    （ａ）赤外反射物質を含む第５のフィルム層と、
    （ｂ）透明誘電物質を含む第６のフィルム層とを含む、請求項１記載の基材。
17. 低放射率コーティングを備えた透明基材であって、前記低放射率コーティングは、前記基材から外側に向かって、
    （ａ）１００オングストローム以下の厚みを有し、前記基材上に直接に形成された、実質的な非晶質物質である第１のフィルム層と、
    （ｂ）透明誘電物質を含む第２のフィルム層と、
    （ｃ）赤外反射物質を含む第３のフィルム層と、
    （ｄ）透明誘電物質を含む第４のフィルム層とを含む透明基材。
18. 前記実質的な非晶質物質は、前記透明基材と実質的に同等の屈折率を有する請求項１７記載の透明基材。
19. 低放射率コーティングを備えた基材であって、前記低放射率コーティングは、前記基材から外側に向かって、
    （ａ）前記基材上に直接に形成された、二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層と、
    （ｂ）透明誘電物質を含む第２のフィルム層と、
    （ｃ）赤外反射物質を含む第３のフィルム層と、
    （ｄ）結晶質物質と実質的な非晶質物質との交互層からなり、少なくとも３つのフィルム層を含む中間フィルム領域と、
    （ｆ）赤外反射物質を含む第７のフィルム層と、
    （ｇ）透明誘電物質を含む第８のフィルム層とを含む基材。
20. 前記中間フィルム領域の各フィルム層が、２００オングストローム以下の厚みを有する請求項１９記載の基材。
21. 前記結晶質物質が酸化物であり、前記実質的な非晶質物質が窒化物である請求項１９記載の基材。
22. 前記窒化物が、窒化ケイ素である請求項２１記載の基材。
23. 前記中間フィルム領域が、少なくとも５つのフィルム層を含む請求項１９記載の基材。
24. 前記中間フィルム領域が、３つの酸化亜鉛フィルム層と、２つの窒化ケイ素フィルム層とを含む請求項２３記載の基材。
25. 前記第１のフィルム層が、１００オングストローム以下の厚みを有する請求項１９記載の基材。
26. 前記第１のフィルム層が、約５０オングストローム〜約９０オングストロームの厚みを有する請求項２５記載の基材。
27. 更に、前記第３のフィルム層の直上に第１のニオブ含有保護層を含み、前記第７のフィルム層の直上に第２のニオブ含有保護層を含む請求項１９記載の基材。
28. 低放射率コーティングを備えた基材であって、前記低放射率コーティングは、前記基材から外側に向かって、
    （ａ）前記基材上に直接に形成された、二酸化ケイ素を含む第１のフィルム層と、
    （ｂ）透明誘電物質を含む第２のフィルム層と、
    （ｃ）赤外反射物質を含む第３のフィルム層と、
    （ｄ）ニオブ含有フィルム層であり、前記第３のフィルム層上に直接に形成された、第４の保護フィルム層と、
    （ｅ）透明誘電物質を含む第５のフィルム層とを含む基材。
29. 更に、
    （ａ）赤外反射物質を含む第６のフィルム層と、
    （ｂ）ニオブ含有フィルム層であり、前記第６のフィルム層上に直接に形成された、第７の保護層と、
    （ｃ）透明導電物質を含む第８のフィルム層とを含む請求項２８記載の基材。
30. 前記第５のフィルム層が、中間フィルム領域の一部であり、前記中間フィルム領域は、結晶質物質と実質的な非晶質物質との交互層であり、少なくとも３つのフィルム層を含む請求項２９記載の基材。
31. コーテッド基材の製造方法であって、
    （ａ）１００オングストローム以下の厚みを有する実質的な非晶質層を、基材の主面上に直接堆積する工程と、
    （ｂ）透明誘電物質を含む第２のフィルム層を、前記実質的な非晶質層の上方に堆積する工程と、
    （ｃ）赤外反射物質を含む第３のフィルム層を、前記第２のフィルム層の上方に堆積する工程と、
    （ｄ）透明誘電物質を含む第４のフィルム層を、前記第３のフィルム層の上方に堆積する工程とを含む方法。
32. 前記実質的な非晶質層が二酸化ケイ素を含み、前記方法が、前記二酸化ケイ素をスパッタ堆積することを含む請求項３１記載の方法。

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