JP2014076918A - 窓用ガラス積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】遮熱性を向上させ、ガラス基材側からの反射色調を環境に調和させたＬｏｗ−Ｅガラスを得ることを目的とした。
【解決手段】ガラス基材上に形成される薄膜積層体が、Ａｇを主成分とする金属からなる第２層の幾何学厚みが９〜１１ｎｍ、Ａｇを主成分とする金属からなる第４層の幾何学厚みが１９〜３０ｎｍであり、該第２層と該第４層との幾何学厚みの合計が２９〜４０ｎｍであり、前記第４層の幾何学厚みに対する前記第２層の幾何学厚みの比が０．３〜０．５の範囲内であり、誘電体からなる第１層の光学厚みが４０〜１００ｎｍ、誘電体からなる第３層の光学厚みが１８０〜２２０ｎｍ、誘電体からなる第５層の光学厚みが５０〜８０ｎｍであり、ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に準拠して算出したガラス基材側からの可視光反射率が１５〜４５％であることを特徴とする建築物に用いられる窓用ガラス積層体。
【選択図】なし

Description

本発明は、遮熱性能を有する窓用ガラスに関し、特に建築物に用いられるガラス基材と、該ガラス基材上に形成した低放射薄膜積層体とからなる窓用ガラス積層体に関する。

近年、冷暖房効率の向上を目的として、２枚のガラス基板の間に中空層を形成するように積層した複層ガラスにおいて、ガラス基板の中空層側に低放射性の積層膜（Ｌｏｗ−Ｅ膜）を配設した、Ｌｏｗ−Ｅガラスを使用した窓ガラスが普及しつつある。

このＬｏｗ−Ｅガラスは、室内に可視光を取り入れ、窓ガラスに要求される採光性を満たす一方で、前記のＬｏｗ−Ｅ膜が近赤外から赤外域の光を反射するため、太陽光による室内の温度上昇を抑制できる。また、室内から室外への熱の伝達を遮断するため、室内を保温、断熱する能力も高い。

窓用ガラスに光が入射した場合、該ガラスを通して室内側に熱が流入するが、Ｌｏｗ−Ｅガラスにおける遮熱性とは、この室内側に流入する熱を遮断する能力を指す。室内に流入する熱には、光としてガラスを透過するものと、ガラスに吸収された光が室内側に熱として再放射されるものとの２種類がある。ガラスに入射した全日射熱量に対する、室内側に流入した熱量の比が小さいほど遮熱性が高いとすることができる。ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）には板ガラスの遮熱性を示す値として日射熱取得率が定義されており、これは全日射熱量のうち室内側に流入する熱量比を表すため、日射熱取得率が低いほど遮熱性は高くなる。

従来、建築用の窓ガラスとして、採光性を重要視したタイプと遮熱性を重要視したタイプの２種類が提案されており、前者のある程度の遮熱性と可視光透過率が６０〜７０％以上となるＬｏｗ−Ｅガラスへの需要が高い。一方で、遮熱性に特化したＬｏｗ−Ｅガラスにおいては、日射熱取得率が０．４３以下を示すことが基準性能と認識されており、実際に日射熱取得率が０．３８〜０．４０を示す高遮熱タイプのＬｏｗ−Ｅガラスが市販されている。

前記のＬｏｗ−Ｅガラスとしては、ガラス基板上に、可視から赤外域にかけて高い反射特性を有する金属層と、透明誘電体層とを順次積層したものが提案されている。上記の高い反射特性を有する層として、Ａｇを主成分とする金属膜が、透明誘電体層としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物膜や金属窒化物膜、金属酸窒化物膜がそれぞれ用いられており、基材上から、順次、透明誘電体層、金属層、透明誘電体層、金属層、透明誘電体層、と積層したものが広く利用されている。上記のように金属層を２層以上、透明誘電体層を３層以上積層し、光の干渉効果を利用することで遮熱性の向上と採光性とを両立することが可能となる。

しかし、一方で、遮熱性を向上させるということは、すなわち近赤外域の反射率を高くすることとなり、赤に相当する波長域である７００ｎｍ付近の反射率に影響が及び、積層膜によるガラス基材側からの反射色調（以下単に「反射色調」という場合がある）が赤味を帯びるようになる。ビルや住宅の窓に該積層体を利用する場合、これら用途では穏やかな外観色調が好まれていることから、反射色調が赤味を帯びることは回避されることが好ましい。

上記の課題を解決するために、本出願人は、Ａｇを主成分とする金属層である第２層と第４層の幾何学厚さの総和が２２〜２９ｎｍ、第２層の幾何学厚さが第４層の幾何学厚さの０．３〜０．８倍であり、誘電体層である第１、３、５層の光学厚さの総和が２２０〜３８０ｎｍ、第３層の光学厚さが１４０〜２００ｎｍ、第１層の光学厚さが第５層の光学厚さの０．４〜１．５倍とすることで、斜め方向も含めて赤味の反射色調を低減し、且つ近赤外域の反射率の向上がなされた窓用ガラス積層体に関する発明を特許出願している（特許文献１）。

また、特許文献２には、基材上に、基材側から順次、酸化物からなる第１層、Ａｇを主成分とする金属からなる第２層、酸化物からなる第３層、Ａｇを主成分とする金属からなる第４層、および酸化物からなる第５層とを有し、第１層の厚さが第５層の厚さの６０〜９０％である積層体として、角度による反射色調の変化が少ないＬｏｗ−Ｅガラスが開示されている。

また、ガラス面での反射色調を調整するために、本出願人は、Ａｇを主成分とする金属層を、酸素／（Ａｒ＋酸素）×１００が０．５〜１３体積％である混合ガス下で形成した低放射膜に関する発明を特許出願している（特許文献３）。

また、特許文献４には、Ｌｏｗ−Ｅガラスを複層ガラスとした際の二重反射像や反射色調が赤味を帯びることを防ぐために、第１の酸化物膜／Ａｇ膜／金属膜／第２の酸化物膜をこの順に積層した薄膜構造体において、前記第１の酸化物膜と第２の酸化物膜の膜厚比を１．０〜１．３、いずれの酸化物膜もその厚さを３０〜４０ｎｍ、前記Ａｇ膜の厚さを８〜１０ｎｍ、及び金属膜の厚さを１〜８ｎｍとした、可視光透過率が５０〜７５％である複層ガラスが開示されている。

特開２０１０−１９５６３８号公報 特開平１１−３４２１６号公報 特開２０１１−５２２９４号公報 特開２００７−７０１４６号公報

近年、省エネルギー化の観点から、可視光の透過率よりも遮熱性を重要視する傾向にあり日射熱取得率が０．３５以下となるような、より遮熱性を向上させたＬｏｗ−Ｅガラスが要求されている。Ｌｏｗ−Ｅガラスの遮熱性を向上させるためには、可視から赤外域にかけて高い反射特性を有する金属膜の厚みを厚くするのが一般的であるが、膜厚を厚くすると可視光域において反射率が高くなり、可視光の透過率が低くなる。そのために、相対的に遮熱性が低いＬｏｗ−Ｅガラスと比べると、遮熱性を向上させたＬｏｗ−Ｅガラスは、透過色調や反射色調がより濃く現れることから、外観上、環境との調和が取り難くなるという新たな問題があった。

特許文献１に開示されたＬｏｗ−Ｅガラスは、可視光透過率が７０％以上であることから、可視光反射率は１５％程度が上限になると想定される。１５％以下の可視光反射率のＬｏｗ−Ｅガラスである場合、通常は反射色調が淡くなるため、外観上発生する課題としては赤みの抑制が挙げられるが、前述したような遮熱性を向上させたＬｏｗ−Ｅガラスにおいて反射色調が濃く現れることにより生じる、環境との調和が取り難くなるという問題は生じ難い。

また、特許文献２にはわずかに緑色を帯びたＬｏｗ−Ｅガラスが開示されており、角度による反射色調の変化を抑制したものであるが、特許文献１よりも金属層の厚みが薄く透過率が高いために、特許文献１記載のＬｏｗ−Ｅガラスと同様、前述したような反射色調が濃く現れることにより生じる、環境との調和が取り難くなるという問題は生じ難い。

また、特許文献３にはガラス面の反射色調を調整可能なＬｏｗ−Ｅガラスが開示されており、当該発明を用いれば反射色調を微調整することは可能だが、色調を大きく変化させようとした場合、可視光の透過率が低下する可能性が高い。そのため、前述したような反射色調が濃く現れることにより生じる、環境との調和が取り難くなるという問題を解決することは困難であった。

また、特許文献４には二重反射像を低減させる方法が開示されているが、可視光域から赤外域にかけての吸収率を増加させる方法を用いているため、吸収率が低いＬｏｗ−Ｅガラスと比べて、遮熱性の低下や放射率の増加が生じやすい。

本発明は、遮熱性を向上させ、かつガラス基材側からの反射色調を環境に調和させたＬｏｗ−Ｅガラスを得ることを目的とした。

Ａｇを主成分とする金属からなる層は、近赤外から赤外域における高い反射特性を発現させるための機能層であり、該機能層の厚みを厚くする程、遮熱性の高いＬｏｗ−Ｅガラスを得ることが可能である。Ｌｏｗ−Ｅガラスは基本的に複層ガラスとして使用されるため、通常、複層ガラスの日射熱取得率で遮熱性は評価される。しかしながら、複層ガラスの日射熱取得率は、ガラス板や中空層の厚み、中空層のガスの種類によって変化するため、本発明ではガラス板単板でも評価可能な遮熱性を表す数値として、前述した日射熱取得率０．３５以下に相当する日射透過率３３％以下を目標値とした。本発明者らが検討を行ったところ、機能層の厚みの合計が２９ｎｍ以上であれば、目的とする遮熱性を達成することがわかった。

しかし、一方で上記の範囲内である時、Ｌｏｗ−Ｅガラスの反射色調が赤味を帯びたり、彩度が高くなって目に対する刺激が強いものとなり易い。そこで、本発明者らが更なる検討を行った結果、機能層の厚みの合計が２９〜４０ｎｍのとき、従来と比べてガラス基材側からの可視光反射率が高いＬｏｗ−Ｅ膜であるにも関わらず、ガラス基材側からの反射色調を環境に調和させることが可能となることが明らかとなった。

すなわち本発明は、ガラス基材と、該ガラス基材上に、順次、該ガラス基材側から誘電体からなる第１層、Ａｇを主成分とする金属からなる第２層、誘電体からなる第３層、Ａｇを主成分とする金属からなる第４層、及び誘電体からなる第５層を有する低放射薄膜積層体が形成され、第２層の幾何学厚みが９〜１１ｎｍ、第４層の幾何学厚みが１９〜３０ｎｍであり、該第２層と該第４層との幾何学厚みの合計が２９〜４０ｎｍである窓用ガラス積層体であって、前記第４層の幾何学厚みに対する前記第２層の幾何学厚みの比が０．３〜０．５の範囲内であり、前記第１層の光学厚みが４０〜１００ｎｍ、前記第３層の光学厚みが１８０〜２２０ｎｍ、前記第５層の光学厚みが５０〜８０ｎｍである窓用ガラス積層体である。

なお、前記第２層及び第４層における「主成分」とは、Ａｇを９５質量％以上含有することを指すものである。

前記の第２層は、幾何学厚みが第４層の幾何学厚みの０．３〜０．５の範囲内となるものである。該第２層と第４層の厚みとの比率によっては斜視や正面視において赤味を呈し、また、彩度が高くなって環境に調和し難い外観になるが、第２層と第４層との幾何学厚みの比率を上記範囲内とすることにより、前述した外観上の問題を抑制することが可能である。

ここで、幾何学厚みとは、低放射薄膜積層体作製時と同様の成膜条件で作製した単層膜の膜厚と基材の搬送速度との積から、該単層膜を作製する際の成膜速度を求め、該成膜速度を用いて低放射薄膜積層体の該当する層の膜厚を算出した値である。なお、本発明においては単層膜の膜厚は触針式段差計で測定した。

また、前記低放射薄膜積層体の第２層の幾何学厚みを９〜１１ｎｍ、第４層の幾何学厚みを１９〜３０ｎｍとするのが好ましい。第２層の幾何学厚みが９ｎｍ未満の場合、反射色調が赤味を呈しやすくなり、第２層の幾何学厚みが１１ｎｍを超える場合は、反射色調の彩度が高くなりやすい。第４層の幾何学厚みが１９ｎｍ未満の場合は、遮熱性が不十分となる傾向があり、３０ｎｍを超える場合は、遮熱性に優れるものの、可視光透過率が低く可視光反射率が高くなる傾向がある。

また、光学厚みとは、低放射薄膜積層体作製時と同様の成膜条件で作製した単層膜の波長５５０ｎｍにおける屈折率と膜厚との積から算出した値である。本発明における該屈折率は、単層膜の透過率と反射率とを分光光度計（Ｕ−４０００、日立製作所製）で測定し、得られた値から光学シミュレーション（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ法）によって算出した。

本発明は、前記第１層の光学厚みが４０〜１００ｎｍ、前記第３層の光学厚みが１８０〜２２０ｎｍ、前記第５層の光学厚みが５０〜８０ｎｍとなるものである。

第３層は前述した機能層である第２層と第４層との間に形成され、Ｌｏｗ−Ｅガラスの可視光透過率や遮熱性に大きく作用する層である。第３層の光学厚みが１８０ｎｍ未満の場合は反射色調が赤味を帯びやすくなり、２２０ｎｍを超える場合は可視光透過率、遮熱性共に低下しやすくなる。

また、第１層と第５層はＬｏｗ−Ｅガラスの反射色調への影響が大きい層であり、第１層と第５層の光学膜厚が上記範囲内であれば、ブルー系及びグリーン系といった、一般的に環境に調和するとされている反射色調を選択することが可能となる。一方で、第１層及び第５層の光学膜厚が上記範囲を外れると、反射色調の彩度が高くなり易い、可視光透過率が低下し易い等の傾向を示すことがある。

本発明により、遮熱性が向上し、かつ反射色調を環境に調和させたＬｏｗ−Ｅガラスを得ることが可能となった。また、本発明はＬｏｗ−Ｅガラスの反射色調をブルー系、グリーン系、及びブルーとグリーンの中間色の中から選択することが可能である。

本発明の低放射薄膜積層体は、３層の誘電体からなる層と、２層のＡｇを主成分とする金属からなる層を積層したものである。遮熱性や色調等を損なわない程度であれば、各層の間に１層以上の誘電体層又は金属層が形成されてもよい。

本発明の機能層は、Ａｇを主成分とする金属からなるものであり、Ａｇの含有割合を高くすることで、近赤外から赤外域の反射特性が向上するため好ましい。また、Ａｇに耐湿性等を付与することを目的として、第６族〜第１１族元素、Ａｌ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｂｉ及びＮｄ等の元素を含有させてもよい。

前記低放射薄膜積層体の第１層、第３層及び第５層は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化スズ、酸化タンタル、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ケイ素、酸窒化チタン、酸窒化亜鉛、酸窒化ジルコニウム、及び酸窒化スズからなる群から選ばれる少なくとも一つを主成分とすることが好ましい。また、各層は単一の組成の層からなっても良いし、複数の組成の異なる層が積層してなっても良い。

第２層及び第４層のＡｇの結晶性及び密着性を向上させるため、第１層及び第３層のＡｇの直下に位置する層には、酸化亜鉛を主成分とする誘電体を用いるのが好ましい。酸化亜鉛に他の元素を添加することにより該低放射薄膜積層体の耐久性を向上させることができるが、一方で他の元素の添加量が過多になるとＡｇの結晶性が向上し難くなるため、酸化亜鉛に酸化アルミニウムもしくは酸化ガリウムを１〜１０質量％、又は酸化スズを１〜４５質量％添加した酸化亜鉛を用いるのが好ましい。

また、特に低放射薄膜積層体の最上層に酸化スズを形成することにより良好な耐久性を発現できるため、第５層が最上層となる場合は、酸化スズを主成分とする誘電体膜を使用することが好ましい。

前記ガラス基材は窓用に使用可能であればよく、一般的にソーダ石灰ケイ酸塩ガラスが好適に使用される。その他用途に応じて、石英ガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸塩ガラス等の無色のもの、熱線吸収ガラス等の着色されたもの、更に強化ガラス、合わせガラス、網入りガラス等、を使用しても差し支えない。また、板厚は建築物に用いられる窓ガラスとして十分な強度を有していれば良く、特に規定するものではないが、３ｍｍ以上、１９ｍｍ以下の板厚のガラス基材が好適に用いられる。

本発明は遮熱性を向上させるために、近赤外域の反射率を上げたものであるが、一般的に近赤外域の反射率を上げるほど７００ｎｍ付近の反射率も高くなり、反射色調が赤味を帯びる傾向にある。一方で可視光域の反射率を高くすると、赤味を打ち消す補色効果のある緑色に相当する５００〜５７０ｎｍ付近の反射率も相対的に高くなるため、赤味を帯びた反射色調を視認し難くすることが可能となる。従って、本発明の窓用ガラス積層体はＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に準拠して算出したガラス基材側からの可視光反射率が好ましくは１５〜４５％、より好ましくは１８〜４０％、さらに好ましくは３５〜４０％となるものである。

本発明の好ましい形態の一つは、前記低放射薄膜積層体において、第２層の幾何学厚みと第４層の幾何学厚みの合計が２９〜３４ｎｍであり、該第４層の幾何学厚みに対する該第２層の幾何学厚みの比が０．４〜０．５の範囲内であり、ＪＩＳ Ｚ８７２９（２００４）に準拠して算出したガラス基材側からの反射色調が、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標図において、ａ^＊及びｂ^＊は−１５〜２の範囲内である窓用ガラス積層体である。該実施形態の反射色調はブルー系、グリーン系、及びブルーとグリーンの中間色となるものであり、特にブルー系の反射色調の場合は、青色に相当する波長域の反射率が高くなるため、４００ｎｍ付近の透過率を下げ、遮熱性を向上させることが可能である。尚、ａ^＊の値がマイナス方向に大きい程グリーン系、ｂ^＊の値がマイナス方向に大きい程ブルー系の反射色調となり、マイナス方向に大きい程反射色調は濃くなる。また、ａ^＊とｂ^＊が両方マイナスの場合、その数値がマイナスに大きい方の反射色調が強く表れるが、ａ^＊とｂ^＊の数値が近い又は同じ場合はブルーとグリーンの中間色を呈する。

また、本発明の好ましい様態の一つは、前記低放射薄膜積層体において、第２層の幾何学厚みと第４層の幾何学厚みの合計が３３〜４０ｎｍであり、該第４層の幾何学厚みに対する該第２層の幾何学厚みの比が０．３５〜０．４５の範囲内であり、ＪＩＳ Ｚ８７２９（２００４）に準拠して算出したガラス基材側からの反射色調が、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標図において、ａ^＊及びｂ^＊は−１５〜２の範囲内であり、ａ^＊≦ｂ^＊である窓用ガラス積層体である。該実施形態の外観は反射色調がグリーン系となり、反射色調に生じる赤味を抑制し良好な外観とするものである。また、本発明のように反射色調が濃く表れ易いＬｏｗ−Ｅガラスは可視光域の透過光が黄味を帯びることがあり、環境との調和という点で違和感を生じさせる要因のひとつだが、該実施形態を用いれば透過色調の黄味を抑制することができる。

本発明の低放射薄膜積層体はスパッタリング法、電子ビーム蒸着法やイオンプレーティング法等で形成されることが好ましいが、生産性、均一性を確保しやすいという点でスパッタリング法が適している。

スパッタリング法による低放射薄膜積層体の形成は、各層の材料となるスパッタリングターゲットが設置された装置内を、ガラス基材を搬送させながら行う。この時、装置内に設けられている膜形成を行う真空チャンバー内にはスパッタリング時に用いるガスが導入されており、ターゲットに負の電位を印加することにより装置内にプラズマを発生させてスパッタリングを行う。

また、所望の膜厚を得る方法はスパッタリング装置の形式によって異なるため特に限定しないが、ターゲットへの投入電力や導入ガス条件の調整により、成膜速度を変化させることで膜厚を制御する方法や、基材の搬送速度を調整することで膜厚を制御する方法などが広く用いられている。

誘電体からなる層である第１層、第３層、及び第５層を形成する場合、使用するターゲットはセラミックターゲット、金属ターゲット、どちらを用いても構わない。いずれにおいても使用するガス条件は特に限定するものでなく、Ａｒガス、Ｏ_２ガス、及びＮ_２ガスから目的とする膜に従ってガス種、混合比を適宜決めれば良い。また、真空チャンバーに導入するガスとして、Ａｒガス、Ｏ_２ガス、Ｎ_２ガス以外の任意の第３成分を含んでも良い。

Ａｇを主成分とする金属からなる第２層及び第４層を形成する場合、使用するターゲットにはＡｇターゲット又はＡｇ合金ターゲットを用いる。この時導入するガスにはＡｒガスを用いるのが好ましいが、Ａｇ膜の光学特性を損なわない程度であれば異なる種類のガスを混合してもよい。

また、Ａｇ膜を形成する際、Ｏ_２ガス等を少量混合することにより、Ａｇ膜の日射吸収率を増加させることが可能である。本発明者らの検討により、Ａｇ膜の日射吸収率を２０％以下にすれば、日射透過率や反射色調が同程度ながら、可視光反射率を抑えることが可能となることがわかった。

スパッタリング法を用いて該低放射薄膜積層体を形成する場合、ガラス基材上に第１層から順次各層を形成していく。特に第３層及び第５層を酸化ガスや窒化ガス等の反応性ガスを用いて形成する場合、第３層及び第５層の形成中にその下層である第２層及び第４層が、該反応性ガスにより劣化や変性してしまうことがある。上記を防ぐ目的で、該第２層及び該第４層の上にＺｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｚｎ合金、及びＳｎ合金等の犠牲金属層を形成するのが好ましい。該犠牲金属層が形成されることにより、第２層及び第４層への反応性ガスの影響を防ぐことが可能となる。なお、第３層及び第５層の形成時に、第２層及び第４層が劣化や変性するような反応性ガスを用いない場合は、犠牲金属層を形成する必要はない。

また、前記の犠牲金属層は第３層及び第５層を形成する際、反応性ガスによって酸化や窒化され透明となるものが好ましい。該犠牲金属層はスパッタリング中に下層が劣化や変性するのを防止できればよいので、幾何学厚みは１ｎｍ以上、好ましくは２ｎｍ以上とするのがよい。また、４ｎｍを超える場合は反応性ガスによる酸化や窒化が不十分となり可視光透過率が低下することがある。

プラズマ発生源には直流電源、交流電源、及び交流と直流を重畳した電源等、いずれも用いられるが、誘電体の層を形成する際に異常放電が生じやすい場合は、交流電源又は直流電源にパルスを印加した電源を用いるのが好ましい。

また、本発明の窓用ガラス積層体は、低放射薄膜積層体が形成された面を他のガラスと中空層を形成するように所定間隔を隔て対向させ、周辺部をスペーサーや封着材等で封止することによって、複数枚のガラス基材が、それぞれ中空層を介して積層されてなるようにした複層ガラスとして使用することが可能である。該中空層はＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス、乾燥空気、Ｎ_２等が封入されるものであり、通常は乾燥空気を用いるが、より断熱性能や遮音性能を向上させることを目的としてＡｒガスやＮｅガスなどを用いてもよい。

前記スペーサーは内部に乾燥剤を有し、少なくとも２枚のガラス基材間にブチルゴムやシリコーン等の封着材を介して固定されるものであり、軽量なアルミ材や樹脂材が用いられる。当該スペーサーとガラス基材とで囲まれた部分が中空層であり、該中空層の厚みや封入する気体の種類によって、複層ガラスの断熱性を変化させることが可能である。

また、Ｌｏｗ−Ｅガラスを複層ガラス構成とすると単板の状態と比べて可視光透過率は低下し、その低下量はガラスの種類や板厚により異なり、例えば板厚６ｍｍのソーダ石灰ケイ酸塩ガラスを用いた場合は、単板状態と比べて５〜８％ほど可視光透過率が低下する。建築用に用いる複層ガラスの場合、窓ガラスの採光性を考慮すると可視光透過率が高い方が室内照明の使用頻度を抑えることが可能なため好ましい。本発明の場合、第２層と第４層の膜厚の和を２９ｎｍ以上、４０ｎｍ以下とすることにより、複層ガラス構成での可視光透過率を３５％以上、７０％以下に維持することが可能である。

以下に本発明の実施例及び比較例を記載する。なお、以下「膜厚」としたものは幾何学厚みを指すものとする。

実施例１
ガラス基材上に、膜厚３５ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３含有ＺｎＯ（以下、ＡＺＯと記載することもある）膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡｌ含有Ｚｎ（以下、ＡＺと記載することもある）膜、膜厚９２ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２２ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚２５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＳｎＯ_２膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。ガラス基材には厚み６ｍｍのソーダライムガラスを用いた。

ＡＺＯ膜は、Ａｌを２質量％含むＺｎターゲットを用い、Ｏ_２ガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．３Ｐａ、ＤＣパルス電源の出力電力を１．０ｋＷとして形成した。

Ａｇ膜は、Ａｇターゲットを用い、Ａｒガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．３Ｐａ、ＤＣ電源の投入電力０．３６ｋＷとして形成した。

ＡＺ膜は、Ａｌを４質量％含むＺｎターゲットを用い、Ａｒガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．６Ｐａ、ＤＣ電源の出力電力を０．１２ｋＷとして形成した。なお、ＡＺ膜は上層のＡＺＯ膜が形成される際に、一部又は全てが酸化されると想定される。

ＳｎＯ_２は、Ｓｎターゲットを用い、Ｏ_２ガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．３Ｐａ、ＤＣパルス電源の出力電力を１．０ｋＷとして形成した。

なお、各層の形成において、所望の膜厚が得られるようにターゲット前面を通過する基材の搬送速度を調整した。

実施例２
ガラス基材上に、膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚９６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚２５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＳｎＯ_２膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。Ａｇ膜形成時のプロセスガスにＯ_２ガスを５体積％含有するＡｒガスを用いた以外は、実施例１と同様の形成方法とした。

実施例３
ガラス基材上に、膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚９ｎｍのＡｇ膜、膜厚４ｎｍのＡＺ膜、膜厚９５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２０ｎｍのＡｇ膜、膜厚４ｎｍのＡＺ膜、膜厚２７ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＳｎＯ_２膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。ガラス基材には厚み３ｍｍのソーダライムガラスを用いた。各膜の形成方法は実施例１を同様とした。

実施例４
ガラス基材上に、膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚１０５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２５ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚３６ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。ガラス基材には厚み３ｍｍのソーダライムガラスを用いた。ＡＺＯ膜形成時の電源と出力電力を、ＤＣ電源と２．０ｋＷとした以外は実施例１と同様の形成方法とした。

実施例５
ガラス基材上に膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚１０４ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２５ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚３５ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。Ａｇ膜形成時のプロセスガスにＯ_２ガスを５体積％含有したＡｒガスを用いた以外は、実施例４と同様の形成方法とした。

比較例１
ガラス基材上に、膜厚３０ｎｍのＺｎＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚８７ｎｍのＺｎＯ膜、膜厚１７ｎｍのＡｇ膜、膜厚６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚３０ｎｍのＺｎＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。ガラス基材には厚み６ｍｍのソーダライムガラスを用いた。

ＺｎＯ膜は、Ｚｎターゲットを用い、Ｏ_２ガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．４Ｐａ、ＤＣ電源の出力電力を１．０ｋＷとして形成した。

ＡＺＯ膜は、Ａｌ_２Ｏ_３を３質量％含むＺｎＯターゲットを用い、Ａｒガスをプロセスガスとして導入し、圧力０．７Ｐａ、ＤＣ電源の出力電力を０．１２ｋＷとして形成した。

Ａｇ膜は実施例１と同様の形成方法とした。

比較例２
ガラス基材上に、膜厚３０ｎｍのＺｎＯ膜、膜厚１２ｎｍのＡｇ膜、膜厚６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚８７ｎｍのＺｎＯ膜、膜厚１７ｎｍのＡｇ膜、膜厚６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚３０ｎｍのＺｎＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は比較例１と同様にした。

比較例３
ガラス基材上に、膜厚４１ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１２ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚９９ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２２ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚３９ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は実施例１と同様にした。

比較例４
ガラス基材上に、膜厚３７ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚８４ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚２５ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。ＡＺＯ膜形成時の電源と出力電力を、ＤＣ電源と１．０ｋＷとした以外は実施例１と同様の形成方法とした。

比較例５
ガラス基材上に、膜厚３５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１９ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚１０４ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１４ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚４５ｎｍのＡＺＯ膜をＤＣマグネトロン順次スパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は比較例４と同様にした。

比較例６
ガラス基材上に、膜厚１６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚９２ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２２ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚３５ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は実施例１と同様にした。

比較例７
ガラス基材上に、膜厚４３ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚１１２ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２１ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は実施例１と同様にした。

比較例８
ガラス基材上に、膜厚３５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１０ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚９６ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚２２ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚４３ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は実施例１と同様にした。

比較例９
ガラス基材上に、膜厚４０ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚１１ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚１０５ｎｍのＡＺＯ膜、膜厚３１ｎｍのＡｇ膜、膜厚３ｎｍのＡＺ膜、膜厚３６ｎｍのＡＺＯ膜を順次ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。各膜の形成方法は実施例４と同様にした。

得られた各実施例及び比較例の各層について、光学厚みを算出し、光学厚み及び幾何学厚みを表１に示した。

得られた実施例及び比較例の光学特性を分光光度計（Ｕ−４０００、日立製作所製）で測定し、ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に準拠した方法で、日射透過率（Ｔｓ）、可視光透過率（Ｔｖ）、ガラス基材側から光を入射した場合の可視光反射率（Ｒｖ）、低放射薄膜積層体側から光を入射した場合の日射吸収率（Ａｓ）、ガラス基材側の反射色の刺激純度を求めた。また、ガラス基材側の反射色調を、ＪＩＳ Ｚ８７２９（２００４）に準拠した方法で、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標図におけるａ^＊、ｂ^＊の値を求めた。各結果を表２に示す。

実施例１〜５は、日射透過率が最小で２２％程度、最大でも３０％程度となる遮熱性を有していた。また、実施例１〜３はブルー系、実施例４、５はグリーン系の反射色調であり、刺激純度がいずれも２３％以下となるものであった。

また、実施例４と実施例５は、各層の構成がほぼ同じであるが、実施例５はＡｇ膜形成時のプロセスガスにＯ_２ガスを含有するＡｒガスを用いることで、実施例４と比べて日射吸収率を増加させたものである。実施例５により、日射透過率や反射色調が同程度ながら、可視光反射率が実施例４よりも低いものとなることがわかった。

比較例１は第２層と第４層の合計の幾何学厚みが２７ｎｍであり、日射透過率が３６％程度となり、遮熱性の点で不十分であった。

また、実施例３と比較例２とは、第２層と第４層との合計膜厚が同じだが、その比率が異なるものである。比較例２の方が実施例３よりも日射透過率が高く、刺激純度も高いものであった。

また、実施例１と比較的近い日射透過率を示す比較例３とを比較すると、どちらも可視光透過率、可視光反射率が同程度であり、基材側の反射色調の色度座標がａ^＊＞ｂ^＊であった。しかし、比較例３の方が日射透過率が低く遮熱性は高いが、一方で比較例３はｂ^＊の値が−１５を下回り、刺激純度が３０％以上であることから、彩度が高く視認者に周辺環境との違和感を与え易いものであった。

また、実施例２と比較例４とは、第２層及び第４層の膜厚が同じであり、比較例４の第３層の光学厚みが１８０ｎｍ未満となるものである。実施例２に比べて比較例４の日射透過率は低く、高い遮熱性を有するものであるが、比較例４のａ^＊が４．４であり、反射色調が赤味を呈するものであった。

また、比較例５は第４層よりも第２層を厚くしたものであるが、ａ^＊が３．６と、反射色調が赤味を呈するものであった。

また、実施例１と比較例６は第１層の膜厚が異なるものであるが、その他の膜構造はほぼ同等のものである。実施例１は良好な反射色調を有するのに対し、比較例６では刺激純度が３４％を超え、彩度が高く、周辺環境と調和し難いものであった。

また、比較例７は第３層の膜厚が厚い以外は、実施例１及び実施例２と類似した膜構造を有したものである。比較例７の日射透過率や反射色調は実施例１及び実施例２と同程度であるが、可視光透過率が７．５〜９．０％劣るものであった。

また、実施例１と比較例８は第２層と第４層の膜厚は同じであり、比較例８の第５層の光学厚みが８０ｎｍを超えるものである。比較例８の可視光透過率及び日射透過率は実施例１に対してやや高い程度であるが、基材側の反射色調のｂ^＊の値が−２８．０と非常に彩度の高いものであった。

また、比較例９は実施例４と第１層、第３層、第５層の膜厚が同じであるが、第２層と第４層の膜厚の和が４０ｎｍを超えるものであり、可視光透過率が３７．１％と、第２層と第４層の膜厚の和が４０ｎｍ以下の場合と比べて低い値を示した。

以上より、本発明により高い遮熱性と環境に調和した反射色調を有するＬｏｗ−Ｅガラスが得られた。

Claims (5)

1. ガラス基材と、該ガラス基材上に、順次、該ガラス基材側から誘電体からなる第１層、Ａｇを主成分とする金属からなる第２層、誘電体からなる第３層、Ａｇを主成分とする金属からなる第４層、及び誘電体からなる第５層を有する低放射薄膜積層体が形成された窓用ガラス積層体において、
   前記薄膜積層体は、第２層の幾何学厚みが９〜１１ｎｍ、第４層の幾何学厚みが１９〜３０ｎｍであり、該第２層と該第４層との幾何学厚みの合計が２９〜４０ｎｍであり、前記第４層の幾何学厚みに対する前記第２層の幾何学厚みの比が０．３〜０．５の範囲内であり、前記第１層の光学厚みが４０〜１００ｎｍ、前記第３層の光学厚みが１８０〜２２０ｎｍ、前記第５層の光学厚みが５０〜８０ｎｍであり、
   ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に準拠して算出したガラス基材側からの可視光反射率が１５〜４５％であることを特徴とする建築物に用いられる窓用ガラス積層体。
2. 前記薄膜積層体において、第２層の幾何学厚みと第４層の幾何学厚みの合計が２９〜３４ｎｍであり、該第４層の幾何学厚みに対する該第２層の幾何学厚みの比が０．４〜０．５の範囲内であり、ＪＩＳ Ｚ８７２９（２００４）に準拠して算出したガラス基材側からの反射色調が、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標図において、ａ^＊及びｂ^＊は−１５〜２の範囲内である請求項１に記載の建築物に用いられる窓用ガラス積層体。
3. 前記薄膜積層体において、第２層の幾何学厚みと第４層の幾何学厚みの合計が３３〜４０ｎｍであり、該第４層の幾何学厚みに対する該第２層の幾何学厚みの比が０．３５〜０．４５の範囲内であり、ＪＩＳ Ｚ８７２９（２００４）に準拠して算出したガラス基材側からの反射色調が、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標図において、ａ^＊及びｂ^＊は−１５〜２の範囲内であり、ａ^＊≦ｂ^＊である請求項１に記載の建築物に用いられる窓用ガラス積層体。
4. 該第２層及び該第４層の上に犠牲金属層が形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建築物に用いられる窓用ガラス積層体。
5. 複数枚のガラス基材が、それぞれ中空層を介して積層されてなる複層ガラスであって、前記ガラス基材の少なくともひとつが請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建築物に用いられる窓用ガラス積層体である複層ガラス。