JP3416960B2 - 熱線遮蔽ガラス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い可視光線透過率と
低い可視光線反射率を有し、かつ、太陽輻射エネルギー
を効果的に遮蔽するガラスに関し、とりわけ自動車や建
築物の窓ガラスとして有用な熱線遮蔽性を有するガラス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高い可視光線透過率を有し、太陽輻射エ
ネルギーの一部を遮蔽するガラスとしては、ガラス板の
上に透明誘電体膜、Ａｇ等の貴金属膜、透明誘電体膜が
順次被覆されたものが知られている。この構成は、貴金
属膜の有する赤外線反射性能を利用するものであって、
優れた熱線遮蔽性能を示すが、反面化学的、機械的耐久
性が不足しているので、膜を保護する形で、合わせガラ
ス、複層ガラスとして利用されるのが一般的である。

【０００３】このような耐久性を改善したものとして
は、ガラス板の上に透明誘電体膜、金属窒化物膜、透明
誘電体膜が順次被覆されたものが開示されている（ＳＰ
ＩＥ．ｖｏｌ．３２４(１９８２)ｐ．５２）。そして、
前記の窒化物の膜は赤外線に対して反射性を示すもので
あって、化学周期律表第４Ａ族の、化学的に安定なチタ
ニウム、ジルコニウム、ハフニウム、第６Ａ族のクロム
などの窒化物が知られており、これらの金属窒化物膜の
上に保護膜を形成した２層構成の被膜、あるいは両側を
透明誘電体で挟んだ三層構成の被膜をガラス板上に形成
した熱線遮蔽ガラスが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術のうち、銀（Ａｇ）の代わりに金属窒化膜を用いるタ
イプの熱線遮蔽ガラスは化学的、機械的耐久性が改善さ
れていて、単板での使用が可能となるものの、熱線遮蔽
特性が低下してしまうという問題点があった。また、銀
のような貴金属の膜や金属窒化物の膜は、いずれも可視
光線の領域で吸収係数が２以上であり、そのため強い光
吸収を有する。このため高い可視光線透過率と高い熱線
遮蔽率（すなわち低い日射光線透過率）を両立させる熱
線遮蔽ガラスを得る被膜材料としては、必ずしも満足の
いく膜材料ではなかった。

【０００５】本発明は、単板で利用できる耐久性を有
し、かつ、優れた熱線遮蔽特性を兼ね備えた熱線遮蔽ガ
ラス、特に、自動車用窓ガラスとして好適な高い可視光
線透過率、低い可視光線反射率、および低い日射光線透
過率を有する熱線遮蔽ガラスを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
するために、本発明は近赤外線領域で屈折率が高く、可
視光線領域で光吸収が小さい膜材料を研究した結果得ら
れたものであって、本発明の第１は、高屈折率材料から
なる被膜と低屈折率材料からなる被膜が交互に２層以上
積層された熱線遮蔽膜がガラス基板上に設けられた熱線
遮蔽ガラスであって、前記高屈折率材料からなる被膜が
可視光線と近赤外線の波長領域において異常分散性の屈
折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数が１以
下の光吸収性を有する熱線遮蔽ガラスであって、前記高
屈折率材料からなる被膜を酸化クロムの被膜とする、あ
るいは、前記低屈折率材料からなる被膜を、二酸化珪
素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム
の膜、あるいはこれらを組み合わせた複合膜や複層膜の
いずれかとした熱線遮蔽ガラスである。

【０００７】本発明の第１は、上記波長領域で異常分散
性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数
が１以下である被膜を高屈折率材料からなる被膜として
用いることに特徴がある。これにより、可視光線領域の
反射率を低く保ったまま（透過率を高く保ったまま）、
赤外線領域での反射率を効果的に高める（透過率を下げ
る）ことができる。

【０００８】ここで、屈折率の異常分散性を有すると
は、屈折率と波長の関係において、長波長側（赤外線領
域）での屈折率が短波長側（可視光線領域）での屈折率
よりも大きいことを意味する。これに対し正常分散性を
有するとは、屈折率が波長の増大と共に低下することを
いう。

【０００９】 従って 、屈折率が正常分散性を有する被膜
は、赤外線領域での屈折率は、可視光線領域での屈折率
よりも小さな値をもつ。異常分散性を有し、かつ、可視
光線波長域で吸収係数が１以下の高屈折率材料からなる
被膜と、正常分散性の低屈折率材料からなる被膜を用い
ると、赤外線領域での屈折率の差がきわめて大きな膜の
組み合わせが得られるとともに、可視光線領域での光の
干渉による反射率増加が効果的に抑制される。

【００１０】 従って、本発明により得られる高屈折率材
料と低屈折率材料を交互に積層し、屈折率差に基づく光
学干渉作用を利用して、赤外線領域の反射率を高めた熱
線遮蔽ガラスは、効果的に赤外線領域での反射率を高
め、日射光線透過率を小さくすることができる。前記可
視光線波長域での吸収係数が０．６以下の異常分散性の
被膜を用いることは、可視光線透過率を高くした状態
で、日射光線透過率を低くする上で好ましい。

【００１１】本発明の前記高屈折率材料からなる被膜お
よび前記低屈折率材料からなる被膜の厚みは、それらの
光学膜厚が近赤外領域における設計波長のほぼ１／４と
なるように定めることができる。光学膜厚が設計波長の
１／４である高屈折率材料からなる被膜および低屈折率
材料からなる被膜の積層体を基本構造とし、その基本構
造を繰り返し設けた公知の多層干渉フィルタの構造とす
ることができる。また、基本構造の繰り返しの上に、さ
らに光学膜厚が設計波長の１／８の低屈折率材料からな
る被膜を最上層の被膜として設けることができる。

【００１２】本発明に用いることができる異常分散性を
有し、可視光線領域で吸収係数が１以下の被膜として
は、可視光線で光吸収を示す酸化クロム被膜を例示する
ことができる。これらの膜は、銀（Ａｇ）等の貴金属膜
や、金属窒化物の膜とは異なり、数１０ｋΩ以上の高い
抵抗値を有するので、電磁波との相互作用が小さいとい
う特徴を有する。

【００１３】また、本発明に用いることができる低屈折
率材料からなる被膜としては、屈折率が１．４〜２．１
の、二酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムの膜
が、また、優れた耐薬品性が要求される場合には、酸化
ジルコニウムの膜が、さらに、優れた耐摩耗性と耐薬品
性の両方が要求される場合には、前記した膜を組み合わ
せた複合膜や複層膜が選ばれる。

【００１４】本発明の第２は、ガラス基板上に第１層と
して可視光線と近赤外線域との波長域において異常分散
性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域での屈折率が
１．５以上吸収係数が１以下の物理的膜厚が１０〜５０
ｎｍの被膜が被覆され、前記第１層の上に可視光線域で
の屈折率が１．４〜２．１で物理的膜厚が３０〜８０ｎ
ｍの透明誘電体膜が第２層として被覆された熱線遮蔽ガ
ラスであって、前記第１層を酸化クロムの被膜とする、
あるいは、前記透明誘電体膜を、二酸化珪素、酸窒化珪
素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの膜、あるい
はこれらを組み合わせた複合膜や複層膜、酸化タンタ
ル、炭化珪素と炭化ジルコニウム複合物の酸窒化膜のい
ずれかとする熱線遮蔽ガラスである。

【００１５】前記ガラス基板と前記第１層の間に介在す
るように、可視光線波長域での屈折率が１．８〜２．１
で物理的膜厚が１００ｎｍを越えない透明誘電体膜を設
けることは、可視光線領域での透過率を高く、赤外線領
域での透過率を低くし、さらに透過色調が無彩色（ニュ
ートラル）とする上で好ましい。かかる被膜構成を有す
る熱線遮蔽ガラスは、自動車用窓ガラスとして特に好適
に用いられる。

【００１６】本発明の第２のガラス板上に第２層として
被覆される膜の屈折率と厚み、およびガラス基板と第１
層の間に介在させるようにして設けられる層は、上記の
範囲内である必要がある。上記範囲内にすることによ
り、可視光線に対して高透過率で、太陽光線に含まれる
近赤外域の波長の熱線に対して、高い遮蔽率を有するよ
うにすることができる。また、熱線遮蔽ガラスの色調
を、用いるガラス板のそれとあまり変わらないものとす
ることができる。

【００１７】 上記第１層、第２層およびガラス基板と第
１層の間に介在させて設ける層の厚みは、それぞれ単独
に定められるものでなく、互いに関連して可視光線透過
率や熱線遮蔽性能を考慮して定められる。前記範囲内で
各層の膜の屈折率と厚みを調整することにより、自動車
の窓ガラスとして要求される可視光線透過率が７０％以
上という高透過率の熱線遮蔽ガラスとすることができ
る。

【００１８】 本発明の第２は、第１層として屈折率が可
視光線と近赤外線域との波長域において異常分散性の屈
折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数が１以
下である被膜を用いることに特徴がある。これにより、
可視光線領域での反射率を低く保ったまま、日射光線の
透過率を効果的に低下させることができる。すなわち本
発明の第２においても、屈折率の異常分散性とは、前記
したように屈折率に波長依存性があり、かつ、長波長側
（赤外線領域）での屈折率が短波長側（可視光線領域）
での屈折率よりも大きいことを意味する。

【００１９】 本発明の第２においては、前記したように
第１層として異常分散性の屈折率を示し、可視光線領域
で屈折率が１．５以上で吸収係数が１以下の光吸収性の
ある被膜を用いているので、可視光線透過率を高く保っ
たまま、熱線遮蔽性を高く、かつ、熱線遮蔽ガラスの色
調を基板ガラスのそれと変えないようにすることができ
る。第１層の膜の厚みが１０ｎｍより小さくても、５０
ｎｍより大きくても、さらに第２層の膜の厚みが３０ｎ
ｍより小さくても、８０ｎｍより大きくても、高い可視
光線透過率と低い日射光線透過率を保とうとした場合、
熱線遮蔽ガラスの透過色調がガラス基板とは異なった色
合いを帯びてしまう。

【００２０】 また、ガラス基板と第１層の間に介在させ
る第３層の厚みが１００ｎｍより小さくすることによ
り、前記第１層と第２層とが被覆された膜構成の熱線遮
蔽ガラスと同様の色調が得られる。また、第１層、第２
層およびガラス基板と第１層の間に適時介在させる第３
層の膜の屈折率および厚みを前記範囲内で定めることに
より、熱線遮蔽ガラスの色調を基板のそれとほとんど変
わらないようにしたまま、高い熱線遮蔽性能を実現する
ことができるのである。

【００２１】 本発明の第２における屈折率が１．４〜
２．１の透明誘電体膜材料として、二酸化珪素、酸窒化
珪素、酸化アルミニウムの膜が、また、優れた耐薬品性
が要求される場合には、酸化ジルコニウムの膜が、さら
に、優れた耐摩耗性と耐薬品性の両方が要求される場合
には、前記した膜を組み合わせた複合膜や複層膜が選ば
れる。酸化タンタルや、炭化珪素と炭化ジルコニウム複
合物の酸窒化膜は、単層でも優れた耐摩耗性と耐薬品性
を兼ね備えた膜として利用することができる。

【００２２】 本発明の第２の屈折率が１．８〜２．１の
透明誘電体膜とすることができる材料は、特に限定され
ないが、酸化スズ、酸化ジルコニウム、窒化珪素、酸化
タンタルのうち少なくとも１種からなる膜を例示するこ
とができる。

【００２３】 前記したように耐久性を向上させる目的
で、光学特性を大きく変えない条件で、第２層の上に保
護膜を形成してもよい。そのような保護膜としては、ス
ズ、ジルコニウム、タンタル、ビスマス、ニオブおよび
シリコンの群から選ばれた１種と、酸素と窒素とを含む
非晶質膜、あるいは、タンタル、アルミニウム、ニオブ
およびニッケルからなる群から選ばれた１種と、シリコ
ンと、酸素と窒素とを含む非晶質膜、シリコンと炭素と
酸素と窒素とを含む非晶質膜を例示することができる。

【００２４】 本発明に用いられる光吸収性の酸窒化クロ
ム膜および酸化クロム膜は、銀（Ａｇ）等の貴金属膜
や、金属窒化物の膜とは異なり、数１０ｋΩ以上の高い
抵抗値を有するので、電磁波との相互作用が小さいとい
う特徴を有する。

【００２５】 本発明の熱線遮蔽膜の各層の膜はいずれ
も、公知のスパッタリング法やアーク蒸着法やイオンプ
レーティング法などにより被覆することができる。

【００２６】

【作用】本発明の第１の高屈折率材料からなる被膜と低
屈折率材料からなる被膜が交互に積層された熱線遮蔽膜
の高屈折材料からなる被膜には、可視光線と近赤外線領
域の波長領域において異常分散性の屈折率を有し、か
つ、可視光線の波長域での屈折率が１．５以上で吸収係
数が１以下の光吸収性を有する被膜を用いているので、
光学干渉作用により可視光線透過率を高く保持したま
ま、太陽輻射エネルギーを効果的に反射（すなわち日射
光線透過率を小さく）することができる。特に自動車用
の窓ガラスとして好適な７０％以上の可視光線透過率
と、低い日射光線透過率とを有する熱線遮蔽ガラスとす
ることができる。

【００２７】 本発明の第２においては、可視光線と近赤
外線領域の波長領域において異常分散性の屈折率を有
し、可視光線の波長域での屈折率が１．５以上で吸収係
数が１以下の光吸収性を有する被膜の第１層と、屈折率
と膜厚が選ばれた透明誘電体膜からなる第２層との光学
干渉作用により、可視光線透過率を高く保持したまま、
太陽輻射エネルギーを効果的に反射（すなわち日射光線
透過率を小さく）することができる。

【００２８】 ガラス基板と第１層の間に介在する被膜
は、３層の光学干渉作用により、自動車用の窓ガラスと
して好適な高い可視光線透過率と低い日射光線透過率と
ニュートラルな透過色調を併せ有する熱線遮蔽ガラスと
することができる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明を実施例、参考実施例および比
較例に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の熱線
遮蔽ガラスの一実施例の部分断面図である。熱線遮蔽ガ
ラス１は、ガラス板１０の上に第１層として異常分散性
の屈折率を有し、可視光線波長域における吸収係数が１
以下の高屈折率材料からなる被膜１１が被覆され、その
上に第２層として低屈折率材料からなる被膜１２が被覆
され、その上に第１層と同じ材料からなる被膜１３と、
第２層と同じ材料からなる被膜１４が被覆されてできて
いる。

【００３０】 図２は、本発明の第２の熱線遮蔽ガラスの
一実施例の部分断面図である。熱線遮蔽ガラス２は、ガ
ラス基板１０の上に屈折率が１．７〜２．１の範囲にあ
る透明誘電体膜２１が被覆され、この被膜の上に異常分
散性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域における光
の吸収係数が１以下の酸化クロムからなる被膜２２が被
覆され、この被膜の上に屈折率が１．４〜２．１の範囲
にある透明誘電体からなる被膜２３が被覆されている。

【００３１】 図３は、本発明の参考実施例２により製作
したサンプル２と、従来の技術により製作された比較サ
ンプル４、５の分光透過率特性と分光反射率特性を示し
たものである。

【００３２】 また、第４図および第５図は、本発明の熱
線遮蔽ガラスに用いた可視光線と近赤外線の波長領域に
おいて異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長
域における屈折率が１．５以上で吸収係数が１以下の被
膜の屈折率ｎと吸収係数ｋの波長依存性を示す図であ
る。

【００３３】（参考 実施例１） ５０８×１２７ｍｍ（ ２０インチ×５インチ）サイズの
マグネトロンスパッタカソードを有するスパッタリング
装置の第一のカソードに金属クロムを、第二のカソード
に二酸化珪素（石英ガラス）を、それぞれターゲットと
して設置した。

【００３４】 表面を清浄にした１００×１００ｍｍの大
きさの厚み４ｍｍの透明（着色していない）フロート板
ガラスをスパッタリング装置の真空槽内の基板ホルダー
にセットした後、真空槽内を５×１０^-4Ｐａまで排気し
た。

【００３５】 その後、窒素ガスを１５８４×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（９５ｓｃｃｍ）と酸素ガスを８３．３×１０ ^-9 ｍ
³ ／ｓ（５ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロッ
トルバルブを用いて真空槽内の圧力を１Ｐａに調節し
た。そして、金属クロムカソードに２Ａの電流を投入し
てスパッタリングを開始した。そして、金属クロムター
ゲットの上方を５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダ
ーを移動させて、約２１ｎｍの厚みの酸窒化クロム被膜
をガラス基板上に成膜した。

【００３６】 次に、再度真空槽内を５×１０^-4Ｐａまで
排気した後、アルゴンガスを１５００×１０ ^-9 ｍ ³ ／ｓ
（９０ｓｃｃｍ）と酸素ガスを１６６．７×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１０ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロッ
トルバルブを用いて圧力を０．４Ｐａに調節した。その
後、石英ガラスターゲットに３ｋｗの電力を投入してス
パッタリングを開始した。そして、石英ガラスターゲッ
トの上方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダーを往
復移動させて、酸窒化クロム被膜の上に、約１９８ｎｍ
の二酸化珪素被膜を形成した。

【００３７】 同様の手順を繰り返して、最終的に４ｍｍ
厚ガラス基板上に酸窒化クロム（２１ｎｍ）／二酸化珪
素（１９８ｎｍ）／酸窒化クロム（２８ｎｍ）／二酸化
珪素（１００ｎｍ）という４層被膜を形成した。

【００３８】 このようにして得られたガラス（サンプル
１）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示
す。可視光線透過率７０．４％、日射光線透過率４７．
３％、可視光線反射率１１．７％という優れた熱線遮蔽
性能を有していた。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】（参考実施例２） 参考 実施例１と同様のスパッタリング装置を用いた。第
一のカソードには金属スズを、第二のカソードには金属
クロムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５
ｍｍ厚みのブロンズ色フロート板ガラス（日本板硝子
（株）製商品名ブロンズペーン）を基板としてセットし
た。

【００４２】 真空槽に導入するガスを、１６６７×１０
^-9 ｍ ³ ／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量の酸素ガスとし
て、スロットルバルブにより真空槽内の圧力を０．４Ｐ
ａに調節した。そして、金属スズのカソードに２Ａの電
流を投入してスパッタリングを開始した。その後、金属
スズターゲットの上方を３００ｍｍ／ｍｉｎの速度でガ
ラス基板を移動させ、約４５ｎｍの厚みの酸化スズの被
膜を形成した。

【００４３】 次に、再度真空槽を５×１０^-4Ｐａまで排
気した後、真空槽に導入するガスを、１５８４×１０ ^-9
ｍ ³ ／ｓ（９５ｓｃｃｍ）の窒素と８３．３×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（５ｓｃｃｍ）の酸素の混合ガスとして、スロット
ルバルブにより、真空槽内の圧力を１Ｐａに調節した。
そして、金属クロムのカソードに３Ａの電流を投入して
スパッタリングを開始した。

【００４４】 その後、ターゲットの上方を５００ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約３３ｎｍの厚
みの酸窒化クロムの膜を形成した。さらに、第一層を成
膜したのと同様の方法で、酸窒化クロム被膜の上に約６
６ｎｍの酸化スズの被膜を形成した。

【００４５】 このようにして得られたガラス（サンプル
２）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示
す。可視光線透過率７１．８％、日射光線透過率５１．
１％、可視光線反射率６．６％という優れた熱線遮蔽性
能を有していた。サンプル２の分光透過率および分光反
射率曲線を図３に示す。

【００４６】 図３から明らかなように、サンプル２は、
後に比較例で述べる比較サンプル４、比較サンプル５に
比べて、近赤外線波長領域で反射率が大きく（図３
（ｂ）に示される）、近赤外線波長領域で透過率が低い
（図３（ａ）で示される）ことから、はるかに優れた熱
線遮蔽性能を有していることがわかる。

【００４７】 さらに、紫外線領域（４００ｎｍ以下の波
長）での透過率の低減が顕著に認められることが挙げら
れる。紫外線透過率の低減は、内装品の劣化の防止、日
焼けの防止の目的に対して有効である。

【００４８】 参考 実施例２に示したサンプル２が、この
ような紫外線遮蔽性能を有する理由は明確ではないが、
後述する光学定数（屈折率ｎと吸収係数ｋ）の紫外線領
域での値が関係しているものと考えられる。

【００４９】（ 実施例１） 参考 実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第
一のカソードには金属スズを、第二のカソードには金属
クロムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５
ｍｍ厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセ
ットした。

【００５０】 真空槽に導入するガスを、１６６７×１０
^-9 ｍ ³ ／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量の酸素ガスとし
て、スロットルバルブにより真空槽内の圧力を０．４Ｐ
ａに調節した。そして、金属スズのカソードに２Ａの電
流を投入してスパッタリングを開始した。その後、金属
スズターゲットの上方を２８０ｍｍ／ｍｉｎの速度でガ
ラス基板を移動させ、約４８ｎｍの厚みの酸化スズの被
膜を形成した。

【００５１】 次に、再度真空槽を５×１０^-4Ｐａまで排
気した後、再度真空槽に酸素ガス１６６７×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１００ｓｃｃｍ）を導入して、スロットルバルブ
により真空槽内の圧力を０．７７Ｐａに調節した。そし
て、金属クロムのカソードに３Ａの電流を投入してスパ
ッタリングを開始した。

【００５２】 その後、ターゲットの上方を５５０ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約２９ｎｍの厚
みの光吸収性の酸化クロムの膜を形成した。さらに、第
一層を成膜したのと同様の方法で、この酸化クロム被膜
の上に約６２ｎｍの酸化スズの被膜を形成した。

【００５３】 このようにして得られたガラス（サンプル
３）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示
す。可視光線透過率７１．３％、日射光線透過率５５．
１％、可視光線反射率８．８％という優れた熱線遮蔽性
能を有していた。

【００５４】（参考 実施例３） ５０８×１２７ｍｍ（ ２０インチ×５インチ）サイズの
マグネトロンスパッタカソードを有するスパッタリング
装置のカソードに金属クロムをターゲットとして設置し
た。表面を清浄にした１００×１００ｍｍの大きさの厚
み２ｍｍのフロート板ガラスをスパッタリング装置の真
空槽内の基板ホルダーにセットした後、真空槽内を５×
１０^-4Ｐａまで排気した。

【００５５】 その後、窒素ガスを１５８４×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（９５ｓｃｃｍ）、酸素ガスを８３．３×１０ ^-9 ｍ
³ ／ｓ（５ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロッ
トルバルブを用いて真空槽内の圧力を１Ｐａに調節し
た。そして、カソードに１Ａの電流を投入してスパッタ
リングを開始した。その後、ターゲットの上方を３００
ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダーを移動させて、約３
５ｎｍの厚みの酸窒化クロムを基板上に成膜した。

【００５６】 このようにして得られた酸窒化クロム被膜
（サンプル４）の光学定数を、分光エリプソメータを用
いて測定した結果を図４（屈折率ｎ）および図５（吸収
係数ｋ）に示す。屈折率ｎは波長が長くなるに従って増
大し、波長８００ｎｍ以上の近赤外線領域で急激に増大
する異常分散性を示していることがわかった。

【００５７】 一方、吸収係数ｋは小さい値で、着色は少
なく、透明性の高い膜であった。この膜と同一の膜が、
参考実施例１，２でそれぞれサンプル１，２を得るのに
用いられている。このため、優れた熱線遮蔽性能を示し
ていることがわかる。

【００５８】（ 実施例２） 後述する比較例５と同様の方法で、約３０ｎｍの厚みの
酸化クロムの膜をガラス基板上に形成した。但し、真空
槽内の圧力は、スロットルバルブの調整により約０．７
７Ｐａとした。

【００５９】 このようにして得られた光吸収性酸化クロ
ム膜（サンプル５）の光学定数を測定した結果を図４、
図５に示す。吸収係数ｋは比較例５と同様に小さな値で
あったが、屈折率ｎの波長依存性が比較例５とは全く異
なり、実施例４と同様な異常分散性を示していることが
わかった。

【００６０】 本実施例は、実施例１でサンプル３を得た
際に吸収性酸化クロムを成膜した条件であり、これがサ
ンプル３の優れた熱線遮蔽性能の原因であることがわか
った。このように、酸化クロム膜は、被膜を形成する際
の条件によって、屈折率の波長依存性が異常分散性とな
ったり、正常分散性となったりすることがわかった。

【００６１】（参考 実施例４） 参考 実施例２に示したのと全く同様の方法で、２．１ｍ
ｍ厚みの透明フロート板ガラス上に６２ｎｍの厚みの酸
化スズ、３３ｎｍの厚みの酸窒化クロム、６６ｎｍの厚
みの酸化スズの被膜を順次形成した。この３層被膜付透
明板ガラスと、２．１ｍｍ厚みのブロンズ着色ガラス
を、透明プラスチックフィルム（約０．３ｍｍ厚みのポ
リビニルブチラール）を介して貼り合わせて合わせガラ
スとした。

【００６２】 このようにして得られたサンプル６の光学
特性を測定したところ、可視光線透過率は７４．４％、
日射光線透過率は５８．９％、可視光線反射率は７．１
％という優れた熱線遮蔽ガラスであることがわかった。

【００６３】 比較のために、既に実用に供されていると
ころの、ＩＴＯ膜（約４０ｎｍ）／Ａｇ膜（約１０ｎ
ｍ）／ＩＴＯ膜（約４０ｎｍ）という構成の３層被膜を
利用した合わせ熱線遮蔽ガラスの特性を示すと、可視光
線透過率は７３．３％、日射光線透過率は５４．５％、
可視光線反射率は１０．５％である。サンプル６の日射
光線透過率の方がやや高いが、ほぼ遜色のない値であ
り、電磁波が透過する合わせ熱線遮蔽ガラスとなること
が判明した。

【００６４】（ 比較例１） 参考 実施例１と同様の５０８×１２７ｍｍ（２０インチ
×５インチ）サイズのマグネトロンスパッタカソードを
有するスパッタリング装置の第一のカソードに金属チタ
ンを、第二のカソードに二酸化珪素（石英ガラス）を、
それぞれターゲットとして設置した。

【００６５】 表面を清浄にした１００×１００ｍｍの大
きさの厚みの透明４ｍｍのフロート板ガラスをスパッタ
リング装置の真空槽内の基板ホルダーにセットした後、
真空槽内を５×１０^-4Ｐａまで排気した。

【００６６】 その後、酸素ガスを１６６７×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロ
ットルバルブを用いて真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調
節した。そして、金属チタンカソードに６Ａの電流を投
入してスパッタリングを開始した。そして、金属チタン
ターゲットの上方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホル
ダーを３回往復移動させて、約１０５ｎｍの厚みの酸化
チタン被膜をガラス基板上に成膜した。

【００６７】 次に、再度真空槽内を５×１０^-4Ｐａまで
排気した後、アルゴンガスを１５００×１０ ^-9 ｍ ³ ／ｓ
（９０ｓｃｃｍ）と酸素ガスを１６６．７×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１０ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロッ
トルバルブを用いて圧力を０．４Ｐａに調節した。その
後、石英ガラスターゲットに３ｋｗの電力を投入してス
パッタリングを開始した。

【００６８】 そして、石英ガラスターゲットの上方を５
０ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダーを往復移動させ
て、酸化チタン被膜の上に、約１９７ｎｍの二酸化珪素
被膜を形成した。

【００６９】 同様の手順を繰り返して、最終的に４ｍｍ
厚のガラス基板上に酸化チタン（１０５ｎｍ）／二酸化
珪素（１９７ｎｍ）／酸化チタン（１０５ｎｍ）／二酸
化珪素（９８ｎｍ）の４層被膜を形成した。

【００７０】 このようにして得られたガラス（比較サン
プル１）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２
に示す。このサンプルは公知の膜材料の中で、最も屈折
率の差が大きいものの組み合わせで優れた熱線遮蔽性能
が得られているものである。可視光線透過率８７．４
％、日射光線透過率６９．６％、可視光線反射率８．３
％という熱線遮蔽性能を有していた。

【００７１】 参考 実施例１で得たサンプル１と比較し
て、日射光線透過率が高い、すなわち熱線遮蔽性能が劣
ることがわかる。同様の４層の被膜を４ｍｍの厚みのブ
ロンズ色フロート板ガラスに形成して、全体的に透過率
を下げた比較サンプル２でも、可視光線透過率７７．２
％、日射光線透過率５７．４％、可視光線反射率６．５
％であり、参考実施例１で得たサンプル１の熱線遮蔽性
能の方がはるかに優れていることがわかる。

【００７２】（ 比較例２） 参考 実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第
一のカソードには金属スズを、第二のカソードには金属
クロムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５
ｍｍ厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセ
ットした。

【００７３】 真空槽に導入するガスを、１６６７×１０
^-9 ｍ ³ ／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量の酸素ガスとし
て、スロットルバルブにより真空槽内の圧力を０．４Ｐ
ａに調節した。そして、金属スズカソードに２Ａの電流
を投入してスパッタリングを開始した。

【００７４】 その後、金属スズターゲットの上方を２２
５ｍｍ／ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約６１
ｎｍの厚みの酸化スズの被膜を形成した。次に、再度真
空槽を５×１０^-4Ｐａまで排気した後、真空槽に導入す
るガスを、１６６７×１０ ^-9 ｍ ³ ／ｓ（１００ｓｃｃ
ｍ）の窒素ガスとして、スロットルバルブにより真空槽
内の圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金属クロム
のカソードに１Ａの電流を投入してスパッタリングを開
始した。

【００７５】 その後、金属クロムのターゲットの上方を
１５００ｍｍ／ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、
約４ｎｍの厚みの窒化クロムの膜を形成した。さらに、
第一層を成膜したのと同様の方法で、窒化クロム被膜の
上に約６５ｎｍの酸化スズの被膜を形成した。

【００７６】 このようにして得られたガラス（比較サン
プル３）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２
に示す。可視光線透過率６２．０％、日射光線透過率５
１．２％、可視光線反射率１０．８％という熱線遮蔽性
能を有していた。

【００７７】 しかし、可視光線透過率が約６２％と低い
値であるので、これを７０％以上に改善した比較サンプ
ル４を作成した。可視光線透過率を７０％以上とするた
めには、第２層の窒化クロムの膜厚は約０．５ｎｍとし
なければならなかった。

【００７８】 比較サンプル４の膜構成と光学特性をそれ
ぞれ表１、表２、図３に示す。日射光線透過率は６２．
８％であり、参考実施例２で得たサンプル２と比較した
場合、熱線遮蔽性能が劣っていることがわかる。

【００７９】（ 比較例３） 参考 実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第
一のカソードには金属スズを、第二のカソードには金属
クロムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５
ｍｍ厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセ
ットした。

【００８０】 真空槽に導入するガスを、１６６７ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量の酸素ガスとして、スロ
ットルバルブにより真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調節
した。そして、金属スズのカソードに２Ａの電流を投入
してスパッタリングを開始した。

【００８１】 その後、金属スズターゲットの上方を２７
５ｍｍ／ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約４９
ｎｍの厚みの酸化スズの被膜を形成した。次に、再度真
空槽を５×１０^-4Ｐａまで排気した後、再度真空槽に酸
素ガス１６６７×１０ ^-9 ｍ ³ ／ｓ（１００ｓｃｃｍ）を
導入して、スロットルバルブにより真空槽内の圧力を
０．４Ｐａに調節した。そして、金属クロムのカソード
に３Ａの電流を投入してスパッタリングを開始した。

【００８２】 その後、ターゲットの上方を６００ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約２７ｎｍの厚
みの酸化クロムの膜を形成した。さらに、第一層を成膜
したのと同様の方法で、酸化クロム被膜の上に約６４ｎ
ｍの酸化スズの被膜を形成した。

【００８３】 このようにして得られたガラス（比較サン
プル５）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２
および図３に示す。可視光線透過率７１．３％、日射光
線透過率６０．５％、可視光線反射率８．０％という熱
線遮蔽性能を有していた。実施例１で得たサンプル３と
比較すると熱線遮蔽性能が劣っていることがわかる。

【００８４】（ 比較例４） 参考 実施例３と同一のスパッタリング装置を用いた。表
面を清浄にした１００×１００ｍｍの大きさの厚み２ｍ
ｍのフロート板ガラスをスパッタリング装置の真空槽内
の基板ホルダーにセットした後、真空槽内を５×１０^-4
Ｐａまで排気した。

【００８５】 その後、窒素ガスを１６６７×１０ ^-9 ｍ ³
／ｓ（１００ｓｃｃｍ）の流量で真空槽に導入し、スロ
ットルバルブを用いて真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調
節した。そして、カソードに１Ａの電流を投入してスパ
ッタリングを開始した。その後、ターゲットの上方を５
００ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダーを移動させて、
約４０ｎｍの厚みの窒化クロムを基板上に成膜した。

【００８６】 このようにして得られた窒化クロム膜（比
較サンプル６）の光学定数を、分光エリプソメータを用
いて測定した結果を図４（屈折率ｎ）および図５（吸収
係数ｋ）に示す。屈折率ｎは波長が長くなるに従って増
大するが、可視光線領域での吸収係数ｋが大きな値であ
ること、すなわち着色が大きく不透明であることがわか
る。

【００８７】（ 比較例５） 真空槽に導入するガスを１６６７×１０ ^-9 ｍ ³ ／ｓ（１
００ｓｃｃｍ）の酸素ガスとした以外は、比較例４と全
く同じ方法でガラス基板上に約３０ｎｍの厚みの酸化ク
ロムを成膜した比較サンプル７を作成した。

【００８８】 比較サンプル７の光学定数を、分光エリプ
ソメータを用いて測定した結果を図４、図５に示す。吸
収係数ｋが小さいため着色は少なく、透明であるが、屈
折率ｎは波長の増大とともに減少する正常分散性を示し
ていた。

【００８９】 上記に説明した本願発明の熱線遮蔽ガラス
の光学的特性の特徴を従来の技術により得られるものと
まとめて図６に示す。

【００９０】サンプル１は、比較サンプル１に比べて可
視光線透過率が自動車用の窓ガラスとして必要な７０％
以上を有しながら、日射透過率が約２０％以上低くなっ
ている。すなわち、熱線が効果的に遮蔽されているので
ある（矢印Ａの改良）。

【００９１】 比較サンプル３は、日射透過率が５０％台
と低くすなわち熱線遮蔽性が良好であるが、可視光線透
過率が約６２％と低い、すなわち暗いガラスである。こ
のガラスはサンプル２およびサンプル３で示されるよう
に、可視光線透過率が７０％以上の明るいガラスに改良
される（矢印Ｂの改良）。

【００９２】 比較サンプル４および比較サンプル５は、
可視光線透過率が７０％以上の明るいガラスであるが、
日射透過率が６０％以上の熱線遮蔽特性を有する。この
ガラスはサンプル２および３で示されるように、可視光
線透過率を低下させることなく、日射透過率が約５５％
と約５％以上改良されている（矢印Ｃの改良）

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、従来の技術の膜材料を
用いた熱線遮蔽ガラスでは、光学特性のうち、日射透過
率を低くすること（熱線遮蔽性をよくすること）と可視
光線透過率を高くすることとは、トレードオフの強い関
係にあり、可視光線透過率を高くし、同時に日射透過率
を低くすることは困難であった。

【００９４】 本発明の熱線遮蔽ガラスは、熱線遮蔽膜を
構成する被膜に可視光線と近赤外線領域の波長において
異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線の波長域で
の吸収係数が１以下の光吸収性を有するものを用いてい
るので、前記のトレードオフの関係が弱められている。

【００９５】 これにより、高い可視光線透過率を維持し
つつ、低い日射透過率の熱線遮蔽ガラスとすることがで
きるまた本発明の熱線遮蔽ガラスは、単板で使用できる
耐久性を有しているため、自動車のサイドガラスやリア
ガラスとして用いることができる。

【００９６】 さらに、従来用いられているガラスよりも
優れた熱線遮蔽性能と可視光線透過率を併せ有するの
で、車内を明るくした状態で外部より流入する熱量を低
減することができる。これにより快適性を高め、また冷
房に要する負荷を小さくすることができる。

【００９７】 さらに、本発明の熱線遮蔽ガラスは、従来
の貴金属を利用するものに比べ、はるかに電気抵抗が大
きく、アンテナ線を組み込んだ自動車用窓ガラスとして
用いても、アンテナの受信感度を低下させることがな
く、また、自動車電話、携帯電話の受信を妨げることも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の熱線遮蔽ガラスの一実施例の部
分断面図である。

【図２】本発明の第２の熱線遮蔽ガラスの一実施例の部
分断面図である。

【図３】サンプル２、比較サンプル４および比較サンプ
ル５の分光透過率と分光反射率を示す図である。

【図４】サンプル４、５および比較サンプル６、７の屈
折率ｎの波長依存性を示す図である。

【図５】サンプル４、５および比較サンプル６、７の吸
収係数ｋの波長依存性を示す図である。

【図６】本発明の熱線遮蔽ガラスの光学特性の改良点を
説明する図である。

【符号の説明】 １、２・・・本発明の熱線遮蔽ガラス １０・・・ガラス基板 １１、１３、２２・・・可視光線と近赤外線の波長領域
において異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線の
波長域での屈折率が１．５以上吸収係数が１以下の光吸
収性を有する被膜 １２、１４・・・低屈折率材料からなる被膜 ２１、２３・・・屈折率が１．８〜２．１の透明誘電体
膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室町 隆 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 川口 淳 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11 号 日本板硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−64940（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03C 15/00 - 23/00 B32B 1/00 - 35/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高屈折率材料からなる被膜と低屈折率材料
   からなる被膜が交互に２層以上積層された熱線遮蔽膜が
   ガラス基板上に設けられた熱線遮蔽ガラスにおいて、 前記高屈折率材料からなる被膜が酸化クロムの被膜であ
   り、可視光線と近赤外線領域の波長において異常分散性
   の屈折率を有し、かつ、可視光線の波長域での吸収係数
   が１以下の光吸収性を有することを特徴とする熱線遮蔽
   ガラス。
2. 【請求項２】高屈折率材料からなる被膜と低屈折率材料
   からなる被膜が交互に２層以上積層された熱線遮蔽膜が
   ガラス基板上に設けられた熱線遮蔽ガラスにおいて、 前記高屈折率材料からなる被膜が可視光線と近赤外線領
   域の波長において異常分散性の屈折率を有し、かつ、可
   視光線の波長域での吸収係数が１以下の光吸収性を有
   し、 前記低屈折率材料からなる被膜が、二酸化珪素、酸窒化
   珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの膜、ある
   いはこれらを組み合わせた複合膜や複層膜のいずれかで
   あることを特徴とする熱線遮蔽ガラス。
3. 【請求項３】前記熱線遮蔽膜は、前記高屈折率材料から
   なる被膜および前記低屈折率材料からなる被膜の光学膜
   厚をそれぞれ近赤外線領域の設計波長の１／４とした２
   層積層体を基本構造としたとき、その基本構造の繰り返
   しからなる請求項１または２に記載の熱線遮蔽ガラス。
4. 【請求項４】ガラス基板上に第１層として可視光線と近
   赤外線領域の波長において異常分散性の屈折率を有し、
   かつ、可視光線波長域での屈折率が１．５以上、吸収係
   数が１以下の物理的膜厚が１０〜５０ｎｍである酸化ク
   ロムの被膜が被覆され、前記第１層の上に可視光線領域
   での屈折率が１．４〜２．１で物理的膜厚が３０〜８０
   ｎｍの透明誘電体膜が第２層として被覆された熱線遮蔽
   ガラス。
5. 【請求項５】ガラス基板上に第１層として可視光線と近
   赤外線領域の波長において異常分散性の屈折率を有し、
   かつ、可視光線波長域での屈折率が１．５以上、吸収係
   数が１以下の物理的膜厚が１０〜５０ｎｍの被膜が被覆
   され、 前記第１層の上に可視光線領域での屈折率が１．４〜
   ２．１で物理的膜厚が３０〜８０ｎｍの透明誘電体膜が
   第２層として被覆され、 前記透明誘電体膜は、二酸化珪素、酸窒化珪素、酸化ア
   ルミニウム、酸化ジルコニウムの膜、あるいはこれらを
   組み合わせた複合膜や複層膜、酸化タンタル、炭化珪素
   と炭化ジルコニウム複合物の酸窒化膜のいずれかである
   熱線遮蔽ガラス。
6. 【請求項６】前記ガラス基板と前記第１層の間に介在す
   るように可視光線波長域での屈折率が１．８〜２．１で
   物理的膜厚が１００ｎｍを越えない透明誘電体膜が設け
   られた請求項４または５に記載の熱線遮蔽ガラス。
7. 【請求項７】前記ガラス基板と前記第１層の間に介在す
   るように設けられた透明誘電体膜は、酸化スズ、酸化ジ
   ルコニウム、窒化珪素、酸化タンタルのうち少なくとも
   １種からなる膜である請求項６に記載の熱線遮蔽ガラ
   ス。