JP6114999B2 - 複層ガラスおよび複層ガラスの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、一対のガラス基板間に減圧された空間を介して積層された複層ガラスおよび複層ガラスの製造方法に関する。

間に複数個のスペーサーを介在させて一対のガラス基板を対向して配置し、両ガラス基板の外周部を封着材で密閉することで内部に空間を生じさせ、空間内部の空気を排気することで減圧した複層ガラスが商品化されている。

このような内部の空間が減圧された複層ガラスは、単にガラス基板を２枚重ね合わせただけの複層ガラスと比較して、一対のガラス基板の間に大気圧よりも減圧された空気層を介することによる大きな断熱効果や結露防止効果、防音効果が期待できるため、省エネルギー対策の重要性が高まる昨今、エコガラスの一つとして大きな注目を集めている。減圧された複層ガラスは、金属またはセラミックスなどの複数のスペーサーによって所定の間隔を介した状態で、一対のガラス基板の外周部を低融点ガラスフリットなどの封着シール材を塗布加熱することで封着して空間を形成した後、ガラスもしくは金属により形成された排気管を介して空間内部の空気を排気することで製造される。

このような従来の技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

特表平５−５０１８９６号公報 特開平１１−３２４５０９号公報

本開示は、スペーサーを容易に形成でき、高い断熱特性を備えた複層ガラスおよび複層ガラスの製造方法を提供することを目的とする。

本開示にかかる複層ガラスは、一対のガラス基板と、前記一対のガラス基板の間に配置された複数のスペーサーと、前記一対のガラス基板の周縁部を封着する封着材とを備え、前記一対のガラス基板間に形成された密閉可能な空間内が減圧状態になっている複層ガラスであって、前記スペーサーは、前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板と接触する柱状をした第１層のスペーサーと、前記一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板と接触する柱状をした第２層のスペーサーとが積層されていて、前記第１層のスペーサーおよび前記第２層のスペーサーは多孔体材料からなり、前記スペーサーは、前記第１層のスペーサーと前記一方のガラス基板との接触面積が、前記第２層のスペーサーと前記他方のガラス基板との接触面積よりも大きい、中央部が突出した凸形状をしていることを特徴とする。

また、本開示にかかる複層ガラスの製造方法は、一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板に複数のスペーサーを形成し、前記一対のガラス基板の周縁部を封着材で封着して、前記一対のガラス基板間に形成される密閉可能な空間内を減圧状態とする複層ガラスの製造方法であって、前記一方のガラス基板に柱状をした第１層のスペーサーが形成され、その後、前記第１層のスペーサーよりも断面積が小さな柱状をして前記一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板と接触する第２層のスペーサーが前記第１層のスペーサーに形成され、前記第１層のスペーサーおよび前記第２層のスペーサーは多孔体材料からなることを特徴とする。

本開示の複層ガラスは、一対のガラス基板の間に配置された複数のスペーサーが、一方のガラス基板上に形成された多孔体材料からなり、一方のガラス基板との接触面積が他方のガラス基板との接触面積よりも大きいため、断熱特性の高い複層ガラスを実現することができる。

本開示の複層ガラスの製造方法は、一方のガラス基板との接触面積が他方のガラス基板との接触面積よりも大きなスペーサーを実現することができる。

実施の形態１にかかる複層ガラスの構成を示す上面図と断面図 実施の形態２にかかる複層ガラスの構成を示す上面図と断面図 赤外線反射膜の分光反射率特性の例を示す図 実施の形態３にかかる複層ガラスの構成を示す上面図と断面図 実施の形態３にかかる複層ガラスのスペーサーの形状を示す拡大図 実施の形態３にかかる複層ガラスのスペーサーの他の形状を示す拡大図 実施の形態４にかかる複層ガラスの構成を示す上面図と断面図 実施の形態４にかかる複層ガラスのスペーサーの構成を示す拡大図 実施の形態４にかかる複層ガラスの異なる形状のスペーサーの構成を示す拡大図 異なる配置パターンのスペーサーを備えた複層ガラスの構成を示す上面図と断面図 さらに異なる配置パターンのスペーサーを備えた複層ガラスの構成を示す上面図と断面図

本開示の複層ガラスは、一対のガラス基板と、前記一対のガラス基板の間に配置された複数のスペーサーと、前記一対のガラス基板の周縁部を封着する封着材とを備え、前記一対のガラス基板間に形成された密閉可能な空間内を減圧状態にした複層ガラスであって、前記スペーサーは、前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板上に形成された多孔体材料からなり、前記スペーサーと前記一方のガラス基板との接触面積が、前記スペーサーと前記一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板との接触面積よりも大きい。

このようにすることで、本開示の複層ガラスは、一対のガラス基板の間に形成された複数のスペーサーを、所望の位置に所望の形状のものとして容易に形成することができる。特に、スペーサーと一対のガラス基板との接触面積を、スペーサーが形成される側のガラス基板である一方のガラス基板との接触面積を、他方のガラス基板との接触面積よりも大きい構成とすることで、複層ガラスとしての断熱特性を向上させることができる。また、一対のガラス基板を封着する際に、例えばガラス基板上に形成された状態でのスペーサーの高さに微細なばらつきがあった場合でも、スペーサーの先端部分が変形して他方のガラス基板の内面とフィットして、強度の高い複層ガラスを形成することができる。

上記複層ガラスにおいて、前記スペーサーが、前記スペーサーを構成する材料をバインダーに混ぜて形成されたものであり、前記スペーサーに形成された空孔は前記バインダーが除去されて形成されたものであることが好ましい。スペーサーを構成する材料をバインダーに混ぜて所定の位置に配置し、その後バインダーを除去することで、一対のガラス基板の間隔を所定の状態に維持しうる強度を備えたスペーサーとすることができる。

また、前記スペーサーの前記他方のガラス基板との接触面は、中央部が凹んだ凹形状であるようにすることができ、前記スペーサーの前記他方のガラス基板との接触面は、中央部が突出した凸形状であるようにすることができる。このようにすることで、一方のガラス基板との接触面積が他方のガラス基板との接触面積よりも大きなスペーサーを実現することができる。

さらに、前記スペーサーは、前記一方のガラス基板上に形成された下層と前記他方のガラス基板と接触する上層とを少なくとも含む２層以上の多孔体材料からなり、前記スペーサーの前記下層の径が前記上層の径よりも大きい構成とすることができる。このようにすることで、一方のガラス基板との接触面積が他方のガラス基板との接触面積よりも大きなスペーサーを容易に実現できる。

また、前記スペーサーの前記ガラス基板の面方向における水平断面の形状、および/または、大きさが、当該スペーサーの配置位置によって異なるようにすることができる。また、前記スペーサーの前記ガラス基板の面方向における水平断面の形状が、楕円形と長円形とを含む円形、矩形、三角形、五角以上の多角形のいずれかとすることができる。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下で参照する各図は、説明の便宜上、本開示にかかる複層ガラスについて、本開示を説明するために必要な部分を中心として簡略化して示したものである。したがって、各図を用いて説明する複層ガラスは、参照する各図に示されていない任意の構成を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率を必ずしも忠実に表したものではない。

また、以下本明細書において、一対のガラス基板間に形成された密閉可能な空間の内部を減圧するとは、一対のガラス基板の間に形成される密閉可能な空間を、外部の大気圧よりも低い圧力の状態とすることを意味するものとする。さらに、本明細書における減圧状態とは、密閉可能な空間の内部が外部の大気圧よりも低い状態となっていることを意味し、空間内部の空気を排気して気圧を減じたいわゆる真空状態を含み、かつ、その真空度には左右されない。また、空間内部の空気を排気した後に不活性ガスなどの各種の気体を充填した場合でも、空間内部の最終的な気体の圧力が大気圧よりも低くなっている状態であれば、本明細書における減圧状態に含まれる。

（実施の形態１）
以下、図１を用いて、本願で開示する複層ガラスの第１の実施の形態について説明する。

図１（ａ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの上面図、図１（ｂ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの断面図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ′部分の断面の構成を示している。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態の複層ガラスは、多孔体材料からなるスペーサー３を介して間隔をおいて配設された一対のガラス基板１、２と、一対のガラス基板１、２の周縁部を封着する封着材であるシール材４とを備えている。一対のガラス基板１、２とシール材４とに囲まれた空間は密閉可能であり、この空間の内部は、ガラス基板１に設けられた排気口（図示せず）から所定圧に排気後、排気口を例えば金属蓋５で封止され、減圧状態の密閉空間が形成されている。

ガラス基板１、および、ガラス基板２は、いずれも例えば厚み３ｍｍのフロートガラスからなり、ガラス基板１には、排気口である図示しない排気用の穴が空けられている。

スペーサー３は、ガラス基板１とガラス基板２との間隔を所定のものとするために、ガラス基板２の上に複数配置されている。スペーサーの配置間隔は、一例として、２ｃｍピッチであり、それぞれのスペーサーは、直径０．２ｍｍ、高さ０．２ｍｍの円柱で、ガラス材料からなるガラス多孔体により構成されている。本実施形態にかかる複層ガラスに用いられているスペーサー３のガラス多孔体は、低融点ガラス微粒子と、必要により各種無機微粒子を加えることで、スペーサーの密度を調整することが出来るものであり、フォトリソグラフィー法でガラス基板２上に形成されたものである。

本開示にかかるスペーサーは、複数の空孔を備えた多孔体材料からなっている。より具体的には、本開示のスペーサーは、上記のようにガラス材料などをペースト状にしてフォトリソグラフィー法によりガラス基板上に形成された際に、バインダーとして用いられた有機物成分や、感光剤や紫外線吸光剤などの各種溶剤、その他不純物を含む樹脂成分の多くが、後の乾燥、焼成工程で蒸散した痕跡として多数の空孔が形成されているものであることを示す。なお、ここで本開示にかかる多孔体材料からなるスペーサーが備える空孔には、スペーサーの表面に露出した開孔と、表面には露出していない閉孔との双方を含むものである。

また、本開示にかかるスペーサーが一対のガラス基板の内の一方のガラス基板上に形成されたとは、ガラス基板上に直接形成されたものと、ガラス基板上に形成された１層または２層以上の薄膜の上に間接的に形成されたものとの、両方の場合を含むものである。

多孔体材料であるスペーサーの空効率は、一例として、低融点ガラス材料と無機材料の微粒子であるフィラー、さらに、バインダーを含む感光性ペーストを用いたフォトリソグラフィー法により形成されたものの場合で、１〜２０％程度の値となる。スペーサーを構成する部材や、それを形成するために用いられるバインダー等の樹脂成分の種類、感光性ペーストにおける構成割合、スペーサーの製造条件等によって、この空効率は変化する。

なお、本開示にかかるスペーサーとしては、上記バインダーが除去された空孔を備えるもの以外に、スペーサーを構成する部材自体が備える空孔を有することで多孔体材料となっている場合も含む。このような、空孔を有する部材としては、例えば内部に空洞を有する中空シリカなどが考えられる。いずれにしても、本開示の複層ガラスに用いられるスペーサーは、上記ガラス等の部材による多孔体材料からなるものであって、背景技術として説明した複層ガラスに用いられているスペーサーのように、その内部にガラス、金属等の芯材を含まないものである。

シール材４は、例えば低融点ガラスフリットからなり、スペーサー３を形成した後のガラス基板２の周囲に、例えばディスペンサーを用いて塗布した後、乾燥させる。低融点ガラスフリットの一例としては、Ｂｉ₂Ｏ₃が７０％以上、Ｂ₂Ｏ₃およびＺｎＯがそれぞれ１５％以下、さらに、エチルセルロース、テルピネオールなどの有機系物質の混合物が５％以上含まれたビスマス系シール、フリットペーストを用いることができる。

ここで、本実施形態に示す複層ガラスの製造方法について説明する。

最初に、ガラス基板２上にフォトリソグラフィー法でスペーサー３を形成する。スペーサー３の詳細な形成方法については、後述する。次に、ガラス基板２の周囲に例えば、ディスペンサーを用いて、シール材４を塗布した後、乾燥させる。次に、ガラス基板１とガラス基板２と対向させて組み合わせた状態で炉に入れ加熱し、低融点ガラスフリットを溶かして、ガラス基板１、２の周囲をシール材４で接着する。次に、ガラス基板１、２を組み合わせた複層ガラスの空間内部の空気を、排気口（図示せず）により、例えば、ロータリーポンプで排気して減圧した後、排気口に金属蓋５を接着して封止する。

以下、フォトリソグラフィー法でスペーサー３を形成する例について詳細に説明する。

まず、スペーサー３を形成する材料として、感光性ペーストを作製する。感光性ペーストは、二酸化シリコンなどの無機微粒子、紫外線吸光剤、感光性ポリマー、感光性モノマー、光重合開始剤、ビスマス亜鉛系などの低融点ガラス微粒子および溶媒等の各種成分を所定の組成となるように調合した後、３本ローラや混練機で均質に混合分散し作製する。

感光性ペーストには、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、フォルステライト、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムおよびシリカなどの耐熱セラミック粒子、または、高融点ガラス粒子からなるフィラーを含ませることができ、スペーサー形成時の体積収縮を低減することができる。フィラーとして使用可能な高融点ガラスとしては、ガラス転移点５７０〜１２００℃、軟化点６２０〜１２００℃を有するものが考えられ、例えば、酸化珪素１５〜５０ｗｔ％、酸化ホウ素５〜２０ｗｔ％、酸化アルミニウム１５〜５０ｗｔ％、酸化バリウム２〜１０ｗｔ％の組成を含有するもの等が挙げられる。

感光性ペーストの粘度は、無機微粒子、増粘剤、有機溶媒、可塑剤および沈殿防止剤などの添加割合によって適宜調整されるが、その範囲は２００〜２０００００ｃｐｓが好ましい。

感光性ペースト組成の具体例としては、例えば、低融点のガラス微粒子が４３ｗｔ％、酸化亜鉛の微粉末を１０ｗｔ％、感光性モノマー、感光性ポリマー、光重合開始剤、紫外線吸収剤、紫外線吸光剤、増感剤、増感助剤などの樹脂成分が２６ｗｔ％、バインダーとしての有機溶剤を２１ｗｔ％とすることができる。

次に、ガラス基板２の上に、感光性ペーストを全面塗布、もしくはスペーサー３が形成される部分に部分的に塗布する。塗布方法としては、スクリーン印刷、バーコーター、ロールコーター等の方法を用いることができる。塗布厚みは、塗布回数、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度を選ぶことによって調整する。

次に、ガラス基板に感光性ペーストを塗布した上から、フォトマスクを用いて、マスク露光する。マスクに形成されるパターンを調整することで、形成されるスペーサーのガラス基板の面方向における断面の形状とその大きさ、スペーサーの配置位置を適宜所望のものとすることができる。用いるマスクは、感光性有機成分の種類によって、ネガ型もしくはポジ型のどちらかを選定する。露光の際使用される活性光源は、たとえば、近紫外線、紫外線、電子線、Ｘ線などが挙げられるが、これらの中で紫外線が好ましく、その光源としてはたとえば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプなどが使用できる。これらのなかでも超高圧水銀灯が好適である。露光条件は感光性ペーストの塗布厚みによって異なるが、一例として、５〜１００ｍＷ／ｃｍ2の出力の超高圧水銀灯を用いて１〜３０分間露光を行なう。露光後、現像液を使用して現像を行なうが、この場合、浸漬法やスプレー法で行なう。現像液は、市販のアルカリ現像液が使用できる。

次に、焼成炉にて焼成を行う。焼成雰囲気や温度はペーストや基板の種類によって異なるが、空気中もしくは窒素雰囲気中で焼成することができる。焼成温度は、一例として５２０〜６１０℃の温度で、１０〜６０分間保持して焼成を行う。

以上のようにして、本実施形態にかかる複層ガラスでは、ガラス基板２上にガラス多孔体からなるスペーサー３を所定のピッチ、所定の断面形状、サイズ、高さで形成することができる。また、このスペーサー３は、ガラス基板２との密着性も高い。

さらに、本実施形態にかかる複層ガラスは、感光性材料を用いてスペーサーを形成することにより、芯材を備える従来のスペーサーよりも小さいサイズのスペーサーを実現できる。これにより、本実施形態にかかる複層ガラスを、例えば窓に使用した場合には、スペーサーのサイズが小さいため人間の目には確認しにくくなり、視認性に優れた窓を実現できる。

なお、本実施形態にかかる複層ガラスに用いられたガラス多孔体材料のスペーサー３は、ペースト材料として、無機およびガラス微粒子を５３ｗｔ％、感光性モノマー、感光性ポリマーなどを含む樹脂成分を２６ｗｔ％、バインダーとしての有機溶媒を２１ｗｔ％の比率のものを用いた場合、焼成後の材料比率は、無機およびガラス微粒子が９９ｗｔ％、樹脂成分が１ｗｔ％であった。

（実施の形態２）
以下、図２を用いて、本開示にかかる複層ガラスの第２の実施の形態について説明する。

図２（ａ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの上面図、図２（ｂ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの断面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ′部分の断面の構成を示している。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる複層ガラスは、ガラス多孔体材料からなるスペーサー１３を介して間隔をおいて配設された一対のガラス基板１１、１２と、一対のガラス基板１１、１２の周縁部を封着する封着材としてのシール材１４とを備えている。一対のガラス基板１１、１２とシール材１４とに囲まれた空間の内部は、ガラス基板１１に設けられた排気口（図示せず）から所定圧に排気後、排気口を例えば金属蓋１５で封止されて、減圧状態の密閉空間が形成されている。

ガラス基板１１、および、ガラス基板１２は、いずれも例えば厚み３ｍｍのフロートガラスからなり、ガラス基板１１には排気口である図示しない排気用の穴が空けられている。ガラス基板１１のガラス基板１２と対向する表面、すなわち、複層ガラスの内側の表面には、可視光線を透過し赤外線を反射する機能を備えた赤外線反射膜１６が形成されている。

赤外線反射膜１６は、例えば酸化スズ（ＳｎＯ₂）の薄膜からなる。赤外反射膜１６は、波長領域が４００ｎｍから８００ｎｍ程度の可視光線に対して、波長約８００ｎｍ以上２０００ｎｍ程度までの赤外線、遠赤外線をより多く反射するという、赤外線反射特性を備えている。

スペーサー１３は、ガラス基板１２上に、例えば、２ｃｍピッチの間隔で複数形成された直径０．３ｍｍ、高さ０．２ｍｍの円柱で、ガラス材料からなるガラス多孔体で構成されている。本実施形態にかかる複層ガラスに用いられているスペーサー１３のガラス多孔体は、例えば中空シリカを含むガラス微粒子からなり、フォトリソグラフィー法でガラス基板１２上に形成されたものである。ここで、中空シリカとは、粒子径が１０〜３００ｎｍでシェル厚みが１〜１５ｎｍ程度のものをいう。

シール材１４は、例えば低融点ガラスフリットからなり、スペーサー１３を形成した後のガラス基板１２の周囲に、例えばディスペンサーを用いて塗布した後、乾燥させる。シール材２４として用いられる低融点ガラスフリットの一例としては、Ｂｉ₂Ｏ₃が７０％以上、Ｂ₂Ｏ₃およびＺｎＯがそれぞれ１５％以下、さらに、エチルセルロース、テルピネオールなどの有機系物質の混合物が５％以上含まれたビスマス系シール、フリットペーストを用いることができる。

本実施形態に示す複層ガラスの製造方法について説明する。

最初に、一方のガラス基板１１のガラス基板１２と対向する表面に、例えば、ＣＶＤ法により赤外線反射膜１６を形成する。なお、ガラス基板１１として、一方の表面に赤外線反射膜１６が形成された低反射ガラス（一般にＬｏｗＥガラス等と称される）を用いることもできる。

次に、他方のガラス基板１２上にフォトリソグラフィー法でスペーサー１３を形成する。スペーサー１３の形成方法については、上記実施の形態１において説明したものと同じ方法が利用できる。次に、ガラス基板１２の周囲に例えば、ディスペンサーを用いて、シール材１４を塗布した後、乾燥させる。次に、ガラス基板１１の赤外線反射膜１６が形成された側を内側に、すなわち、ガラス基板１２上に形成されたスペーサー１３と対向させた状態で炉に入れ加熱し、低融点ガラスを溶かしてガラス基板１１、１２の周囲をシール材１４で接着する。次に、ガラス基板１１、１２を組み合わせた複層ガラスの空間内部の空気を、排気口（図示せず）より、例えば、ロータリーポンプで排気して減圧した後、排気口に金属蓋１５を接着して封止する。

以上のように、本実施形態にかかる複層ガラスは、ガラス基板１１の内表面に赤外線反射膜１６を備えている。このため、本実施形態にかかる複層ガラスを窓ガラスとして用いた場合には、赤外線反射膜１６によって太陽光から遮熱するとともに、室内と室外の断熱効果を上げることができる。また、本実施形態の複層ガラスでは、一例として、粒子径が１０〜３００ｎｍでシェル厚みが１〜１５ｎｍ程度の中空シリカが、多孔性材料としてスペーサー１３に含まれているため、スペーサー１３部分の断熱性が向上し、一対のガラス基板１１，１２間でスペーサー１３を介して熱が伝わることを効果的に防止することができる。この結果、複層ガラスの断熱特性が一層向上する。

例えば、スペーサー材料に１０ｗｔ％の中空シリカが含まれている場合と、中空シリカが含まれていない場合との熱伝導率を比較すると、中空シリカを含むスペーサーの熱伝導率は、中空シリカを含まないスペーサーに対して約９３％の値であった。

なお、本実施の形態において、赤外線反射膜として酸化スズ（ＳｎＯ₂）からなる膜を形成する場合について示したが、赤外線反射膜としては、他にもＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化亜鉛などの酸化物を用いて形成することができる。また、銀と酸化物とをスパッタリング装置によって積層した多層膜を、赤外線反射膜として形成することもできる。

図３は、赤外線反射膜の分光反射率特性の例を示す図である。

図３（ａ）が、本実施形態で例示した酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜の赤外線反射膜堰の分光反射率特性を示し、図３（ｂ）が、銀と酸化物とを積層した赤外線反射膜における分光反射率特性を示している。

図３（ａ）に分光反射率特性を示した酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜は、ガラス基板上にＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により、厚さ１００μｍの膜として形成されたものである。図３（ａ）に示すように、酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜の赤外線反射膜は、４００〜８００ｎｍの可視光領域では１０％の反射率を有するが、赤外線領域、特に波長１６００ｎｍ以上の遠赤外線に対しては反射率が２０％以上の高い反射率特性を有している。

図３（ａ）に分光反射率特性を示した酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜の赤外線反射膜は、ガラス基板を製造する際の高温工程を利用したＣＶＤ法で形成できるため、赤外線反射膜を備えたガラス基板を安価に形成できるという利点がある。また、高温の工程で形成された酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜の赤外線反射膜は、その後の高温工程や環境によって変質しにくいという利点を有する。このため、後述するように、赤外線反射膜上にスペーサーを形成することが可能となり、また、温度や湿度の変化、使用者の指などからの油分の付着などにより変質しにくいことを利用して複層ガラスの外表面側に赤外線反射膜を形成することが可能となる。

図３（ｂ）に分光反射率特性を示した銀と酸化物膜との積層構成による膜は、ガラス基板上に、厚さ３０ｎｍの酸化亜鉛膜、厚さ１０ｎｍの銀（Ａｇ）膜、厚さ２０ｎｍの酸化亜鉛膜、厚さ１０ｎｍの銀（Ａｇ）膜、厚さ３０ｎｍの酸化亜鉛膜を、それぞれスパッタリング法により積層することで、厚さ１００ｎｍの赤外線反射膜としたものである。図３（ｂ）に示すように、銀と酸化亜鉛膜の積層構成により形成された赤外線反射膜は、４００〜７００ｎｍ程度までの可視光領域では５〜１０％の低反射率であるが、７５０ｎｍ以上の赤色光から長波長側での反射率が高く、特に、１０００ｎｍ程度以上の赤外線に対する反射率が約８０％という高い反射率特性を有している。

図３（ｂ）に示すように、銀と酸化物膜との積層膜による赤外線反射膜は、赤外線に対する高い反射特性を有するため、赤外線反射膜を備えた複層ガラスにおける太陽光からの熱遮蔽効果を高くすることができ、断熱効果の大きな複層ガラスを得ることができる。なお、スパッタリング法により形成された赤外線反射膜は、上記例示したＣＶＤ法により形成された赤外線反射膜と比較すると、高温や環境に対する安定性が乏しい傾向があるため、赤外線反射膜状にスペーサーを形成する場合や、複層ガラスの外表面に赤外線反射膜を形成する場合には、注意が必要である。

また、本実施形態の複層ガラスにおいて、スペーサー１３のガラス多孔体を構成する材料として、ガラスと、結晶化ガラスと、例えば酸化チタンやジルコニウムのフィラーを含む構成にすることにより、スペーサー１３の機械的や熱的な耐衝撃強度を向上させることができる。結晶化ガラスは、ガラス中に負の熱膨張性をもつ結晶を分散させ、ガラスの熱膨張を結晶の負の熱膨張で相殺することにより熱膨張係数を小さくしたものである。

さらに、スペーサー１３の材料として、ガラス基板の熱膨張係数である８．５〜９．０×１０-6℃と同等な熱膨張係数を持つ材料を用いることで、高温プロセスにおける熱膨張係の違いによる応力歪みを小さくすることかできるため、複層ガラスの強度を向上させることができる。

また、スペーサー１３のガラス多孔体を構成する材料として、例えばＩＴＯや酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズなどの導電性酸化物材料を含む構成にすることによって、スペーサー１３自身が赤外線反射特性を備えることができる。このような赤外線反射特性を備えた材料によりスペーサーを形成することで、ガラス基板に形成された赤外線反射膜による赤外線反射作用をさらに向上させることができ、より断熱性能の高い複層ガラスとすることができる。

なお、上記第２の実施形態では、複層ガラスを構成する一対のガラス基板の内、スペーサーが形成されない側のガラス基板１２の内側に赤外線反射膜１６が形成された例を示したが、赤外線反射膜１６は、スペーサーが形成される側のガラス基板１２の内側に形成することができる。また、ガラス基板１１およびガラス基板１２の両方の内側に、赤外線反射膜を形成することができる。特に、一対のガラス基板の双方に赤外線反射膜を形成した場合には、いずれか一方のガラス基板に赤外線反射膜を形成した場合と比較して、より高い断熱効果を発揮する複層ガラスを得ることができる。

なお、赤外線反射膜をガラス基板の外側に形成することも可能であり、赤外線を反射することによる断熱効果を得ることができる。ただし、上記したように、例えばスパッタリング法などによって形成した赤外線反射膜は、外部環境の影響を受けやすく、赤外線反射特性が変化したり、赤外線反射膜自体が変色したりするなどの問題が生じる可能性が高い。このため、赤外線反射膜を複層ガラスを構成するガラス基板の外側表面に形成する場合には、製造方法を工夫して変質しにくい材料および構成の赤外線反射膜を形成することや、赤外線反射膜の表面に別のガラス基板、樹脂基板などを積層するなど、赤外線反射膜を保護する構成を採用することが有効である。

また、導電性部材によって赤外線反射膜を形成した場合には、電磁シールド効果により、室内で携帯電話での通信ができなくなってしまうなどの弊害が生じる場合がある。このため、複層ガラスに赤外線反射膜を形成する場合には、赤外線反射膜本来の赤外線反射特性の他に、その電磁シールド効果をも勘案して、使用する赤外線反射膜の材料選択や、赤外線反射膜を複層ガラスの内の一方のガラス基板にのみ形成するか、若しくは、両方のガラス基板に形成するかなどの赤外線反射膜の設計を行うことが好ましい。

（実施の形態３）
以下、図４〜６を用いて、本開示にかかる複層ガラスの第３の実施の形態について説明する。本実施形態で説明する複層ガラスは、スペーサーと、スペーサーが形成される側である一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板との接触面積を、スペーサーが形成される側ではない一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板との接触面積よりも大きくする、という構成に関するものである。

図４（ａ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの上面図、図４（ｂ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの断面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ′部分の断面の構成を示している。また、図５は、図４（ｂ）におけるスペーサー配置部分の構成を示す要部拡大図である。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる複層ガラスは、ガラス多孔体材料からなるスペーサー２３を介して間隔をおいて配設された一対のガラス基板２１、２２と、一対のガラス基板２１、２２の周縁部を封着する封着材としてのシール材２４とを備えている。一対のガラス基板２１、２２とシール材２４とに囲まれた空間の内部は、ガラス基板２１に設けられた排気口（図示せず）から所定圧に排気後、排気口を例えば金属蓋２５で封止されて、減圧状態の密閉空間が形成されている。

ガラス基板２１、および、ガラス基板２２は、いずれも例えば厚み３ｍｍのフロートガラスからなり、ガラス基板２１には、図示しない排気用の穴が空けられている。

スペーサー２３は、ガラス基板２２上に例えば、２ｃｍピッチの間隔で複数形成された直径０．４ｍｍ、高さ０．１ｍｍの円柱で、ガラス材料からなる多孔体で構成されている。本実施形態の複層ガラスに用いられているスペーサー２３の断面形状は、図５に示すように、対向するガラス基板２１との接触面の中央部が凹んだ凹形状になっている。

シール材２４は、例えば低融点ガラスフリットからなり、スペーサー２３を形成した後のガラス基板２２の周囲に、例えばディスペンサーを用いて塗布した後、乾燥させる。シール材２４として用いられる低融点ガラスフリットの一例としては、Ｂｉ₂Ｏ₃が７０％以上、Ｂ₂Ｏ₃およびＺｎＯがそれぞれ１５％以下、さらに、エチルセルロース、テルピネオールなどの有機系物質の混合物が５％以上含まれたビスマス系シール、フリットペーストを用いることができる。

本実施形態にかかる複層ガラスの製造方法について説明する。

最初に、ガラス基板２２上にフォトリソグラフィー法でスペーサー２３を形成する。本実施形態の複層ガラスの製造方法においては、スペーサー形成時の焼成温度を調整して、スペーサーの頂面中央部に凹みが生じて断面形状を図５に示すような、凹形状となる条件で形成する。図５に示すスペーサー２３を形成する際の焼成温度の一例として、５２０℃〜６１０℃と比較的低めの温度とすることが適切である。なお、スペーサー焼成時の温度の他に、活性光源、露光条件を調整することによっても、断面形状が図５に示すような、頂面が凹形状のスペーサー２３を形成することができる。

次に、ガラス基板２２の周囲に例えば、ディスペンサーを用いて、シール材２４を塗布した後、乾燥させる。次に、ガラス基板２１とガラス基板２２と対向させて組み合わせた状態で炉に入れ加熱し、低融点ガラスを溶かして、ガラス基板２１、２２の周囲をシール材２４で接着する。このようにして、図５に示すように、ガラス基板２２上に形成されたスペーサーの頂面である、スペーサーが形成される側ではないガラス基板２１と当接する部分のスペーサー形状を、中央部が凹んだ凹形状とすることができる。

次に、ガラス基板２１、２２を組み合わせた複層ガラスの空間内部の空気を、排気口（図示せず）より、例えば、ロータリーポンプで排気して減圧した後、排気口に金属蓋５を接着して封止する。

なお、凹形状の具体例としては、一例として、上記のようにスペーサー２３の直径Ｄ１が０．４ｍｍ、高さＨ１が０．１ｍｍである場合に、スペーサー２３のガラス基板２１と接触する頂面中央部に形成される凹部の径Ｄ２が０．３ｍｍ、頂面からの凹部の深さＨ２が０．０２ｍｍとすることができる。このようにすることで、スペーサー２３が頂面に凹部が形成されていない場合と比較して、頂面におけるガラス基板２１とスペーサー２３との接触面積が約５６％減少することとなる。この結果、ガラス基板２１からスペーサー２３に伝達される熱量が減少する。

なお、本実施形態の複層ガラスに用いられるスペーサー２３は、上記したようにガラス基板２２上にフォトリソグラフィー法により形成されたものであり、スペーサー形成材に含まれるバインダー成分等が蒸散することにより多孔性材料からなるスペーサーとなったものである。この様な方法で形成されたものであるため、本実施形態で説明する複層ガラスに形成されているスペーサー２３は、図５に示すようにガラス基板２１と接触する頂面の周辺部分にわずかな「ダレ」が生じ、頂面の中央部に形成される凹部も機械加工で形成されたような正確な凹形状とすることはできない。また、複層ガラスに複数個形成されるスペーサーの形状を、全て同じ形状とすることも事実上不可能である。しかし、スペーサーの頂面を平坦面となるように制御された条件で形成した場合と比較して、中央部に凹みができるような条件でスペーサーを形成することで、スペーサーとスペーサーが形成される側である一方のガラス基板２２との接触面積を、スペーサーが形成される側ではない他方のガラス基板２１との接触面積よりも大きくすることができ、複層ガラスの断熱特性を向上させることができる。

なお、上記例では、スペーサー２３の頂面におけるガラス基板２１との接触面積を、凹部を設けない場合と比較して約５６％減少させるようにしているが、頂面に凹部が形成されていない場合と比較した面積の低減幅は、約３０％〜約７０％とすることが好ましい。凹部の直径Ｄ２が小さく、面積の減少幅が３０％よりも小さいと、複層ガラスとしての断熱特性の向上の効果が乏しくなる。一方、凹部の直径Ｄ２を大きくして、面積の減少幅が７０％よりも大きくなると、スペーサー２３の頂部の形状が保てずにスペーサー２３の高さＨ１を所望の範囲に制御できなくなるとともに、ガラス基板２２を封着する際の外力によって、２枚のガラス基板２１と、２２とが平行な複層ガラスを実現できないなどの弊害が生じるおそれが大きくなる。なお、凹部の深さＨ２は、スペーサー材料による多少の差異はあるものの、凹部の径Ｄ２によって左右される要因が強く、径Ｄ２とは無関係にその大きさを規制することは困難である。また、複層ガラスの断熱特性に与える影響も小さいため、実質的な凹部となりうるＨ２の大きさ、例えば、０．０１ｍｍ以上であればよい。

また、本実施形態にかかる複層ガラスでは、スペーサー２３の対向ガラス基板２１との接触面を凹形状にしたことにより、一対のガラス基板２１、２２を組み合わせて接触させた状態でシール材２４によって接着する際に、スペーサー２３の先端部分が変形してガラス基板２１の内面とフィットする。このため、ガラス基板２２に形成された複数のスペーサー２３において、それぞれの微少な高さ違いやガラス基板２１、２２の変形を吸収することができる。

次に、本実施形態で説明する、スペーサーと、スペーサーが形成される側である一方のガラス基板との接触面積を、スペーサーが形成される側ではない他方のガラス基板との接触面積よりも大きくする形態として、異なる形状のスペーサーを用いた場合について説明する。

図６は、本実施形態にかかるスペーサー２３の異なる形状を示すものである。図６は、図５と同様に、図４（ｂ）におけるスペーサー配置部分の構成を示す要部拡大図である。

図６に示すスペーサーは、スペーサー２３の対向ガラス基板２１との接触面である頂面を、中央部が突出した凸形状としたものである。このように、スペーサー２３の頂面を凸形状とした場合でも、図５に示した、ガラス基板２１との接触面を凹形状としたスペーサーの場合と同様に、スペーサーと一方のガラス基板２２との接触面積を、他方のガラス基板２１との接触面積よりも大きくすることができる。

この結果、図５に示したスペーサーと同様に、複層ガラスとしての断熱特性を向上させることができる。また、一対のガラス基板２１、２２を組み合わせて接触させた状態でシール材２４によって接着する際に、スペーサー２３の先端部分が変形してガラス基板２１の内面とフィットするため、ガラス基板２２に形成された複数のスペーサー２３において、それぞれの微少な高さ違いやガラス基板２１、２２の変形を吸収するという効果も得ることができる。

図６に断面形状を示す、ガラス基板２１との接触面の中央部が突出した凸形状のスペーサー２３は、図５に示した凹形状スペーサーと同様、ガラス基板２２上に例えば、２ｃｍピッチの間隔で複数形成された直径０．４ｍｍ、高さ０．１ｍｍの円柱で、ガラス材料からなる多孔体で構成されている。

図６に示すような、頂面の中央部が突出した凸形状のスペーサーを形成する工程は、基本的には凹形状のスペーサーを形成する工程と同じであり、最初に、ガラス基板２２上にフォトリソグラフィー法でスペーサー２３を形成する。

本実施形態の複層ガラスの製造方法においては、スペーサー形成時の焼成温度を調整して、スペーサーの頂面中央部に凸部が生じて断面形状が図６に示したような凸形状となる条件で形成する。図６に示すスペーサー２３を形成する際の焼成温度の一例として、６１０℃〜６３０℃と比較的高めの温度とすることが適切である。なお、スペーサー焼成時の温度の他に、活性光源、露光条件を調整することによっても、断面形状が図６に示すような、頂面が凸形状のスペーサー２３を形成することができる。

なお、凸形状のスペーサーを備えた複層ガラスを製造する工程条件において、スペーサー形成後、ガラス基板２２の周囲にシール材２４を塗布、乾燥する工程、ガラス基板２１とガラス基板２２と対向させて組み合わせるまでの工程は、図５に示す凹形状のスペーサーが配置された複層ガラスの製造工程と同じである。

凸形状の具体例としては、一例として、上記のようにスペーサー２３の直径Ｄ３が０．４ｍｍ、高さＨ３が０．１ｍｍである場合に、スペーサー２３の頂面中央部に形成された凸部のガラス基板２１と接触する部分の径Ｄ４が０．３ｍｍ、頂面において、突出部が形成されている土台部分から突出部の先端までの、凸部の高さＨ４が０．０２ｍｍである。このようにすることで、スペーサー２３が頂面に凸部が形成されていない場合と比較して、頂面におけるガラス基板２１との接触面積が約４３％減少することとなる。この結果、ガラス基板２１からスペーサー２３に伝達される熱量が減少する。

なお、図６に示す凸部を有するスペーサー２３においても、その製造方法に起因して、スペーサーの特に頂面の凸部の形状を厳密に規制することはできない。このため、図６に示すような、凸部の位置がスペーサー頂面の中央に正確に形成できない、凸部と土台部分とを繋ぐ傾斜面の形状が均一とはならないなど、例えば金属やガラス製のスペーサーと比べると形状の不正確性、不均一性が生じる。しかし、スペーサーの頂面を平坦面となるように形成した場合と比較して、中央部に突出部が形成されるような条件でスペーサーを形成することで、スペーサーと一方のガラス基板２１との接触面積を、他方のガラス基板２２との接触面積よりも大きくすることができ、複層ガラスの断熱特性を向上させることができる。

また、上記例では、スペーサー２３の頂面におけるガラス基板２１との接触面積を、凸部を設けない場合と比較して約４３％減少させるようにしているが、頂面に凸部が形成されていない場合と比較した面積の低減幅は、約２０％〜約５０％とすることが好ましい。凸部のガラス基板２１との接触面の大きさを規定する直径Ｄ４が大きく、面積の減少幅が２０％よりも小さいと、複層ガラスとしての断熱特性の向上の効果が乏しくなる。一方、凸部のガラス基板２１との接触面の直径Ｄ４が小さく、面積の減少幅が５０％よりも大きくなると、スペーサー２３の頂部の形状が保てずにスペーサー２３の高さＨ３を所望の範囲に制御できなくなるとともに、ガラス基板２２を封着する際の外力によって、２枚のガラス基板２１と、２２とが平行な複層ガラスを実現できないなどの弊害が生じるおそれが大きくなる。

（実施の形態４）
以下、図７、図８、図９を用いて、本願で開示する複層ガラスの第４の実施形態について説明する。

図７（ａ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの上面図、図７（ｂ）は、本実施形態にかかる複層ガラスの断面図を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＤ−Ｄ′部分の断面構成を示している。また、図８は、図７（ｂ）に示した本実施形態にかかる複層ガラスにおけるスペーサー配置部分の拡大図を示す。

図７（ａ）、図７（ｂ）に示す本実施形態の複層ガラスは、図８にその断面構成を示すように２層のガラス多孔体材料が積層して形成されたスペーサー３３を介して、所定の間隔をおいて配設された一対のガラス基板３１、３２と、一対のガラス基板３１、３２の周縁部を封着する封着材であるシール材３４とを備えている。一対のガラス基板３１、３２とシール材３４とに囲まれた空間の内部は、ガラス基板３１に設けられた排気口（図示せず）から所定圧に排気後、排気口を例えば金属蓋３５で封止されて、減圧状態の空間が形成されている。

ガラス基板３１、および、ガラス基板３２は、いずれも例えば厚み３ｍｍのフロートガラスからなり、ガラス基板３１には排気用の穴が空けられている。

スペーサー３３は、ガラス基板３２上に、例えば２ｃｍピッチの間隔で複数形成された直径０．４ｍｍ、高さ０．２ｍｍの円柱で、ガラス材料からなる多孔体で構成されている。図８に示すように、スペーサー３３は、上層のスペーサー３７と下層のスペーサー３８が積層された２層構成からなっている。下層スペーサー３８は、例えば、二酸化シリコンなどの無機微粒子、ビスマス亜鉛系などの低融点ガラス微粒子からなり、上層スペーサー３７は、下層のスペーサー３８の上に形成される。上層スペーサー３７としては、例えば下層スペーサー３８の材料に含まれる低融点ガラスの軟化点が５１０℃の場合に、軟化点が４８０℃と低い材料を用いて形成することが好ましい。

シール材３４は、例えば低融点ガラスフリットからなり、スペーサー３３を形成した後のガラス基板３２の周囲に、例えばディスペンサーを用いて塗布した後、乾燥させる。次にガラス基板３２とガラス基板３１と対向させて組み合わせた状態で炉に入れ、加熱することによって低融点ガラスフリットを溶かして接着してシールする。このとき上層のスペーサー３７に含まれる低融点ガラスが溶けて固まるため、ガラス基板３１とスペーサー３７が接触する部分も密着する。

以下、本実施形態にかかる複層ガラスの製造方法について説明する。

最初に、ガラス基板３２上にフォトリソグラフィー法で下層のスペーサー３８を形成する。このとき、下層のスペーサー３８はフォトリソグラフィー法による製造工程において、感光性ペーストの塗布と乾燥、露光工程まで行う。現像しない状態の下層のスペーサー３８を形成する感光性ペースト上に、上層のスペーサー３７を形成するための感光性ペーストを塗布、乾燥し、露光工程を行った後に、上層のスペーサー３７を形成する感光性ペーストと、下層のスペーサー３８を形成する感光性ペーストとを、一度に現像し、その後焼成して、２層構成のスペーサー３３を形成する。

その後、ガラス基板３２の周囲に例えば、ディスペンサーを用いて、シール材３４を塗布した後、乾燥させる。次に、ガラス基板３１とガラス基板３２と対向させて組み合わせた状態で炉に入れ加熱し、低融点ガラスを溶かして、ガラス基板３１、３２の周囲をシール材３４で接着する。次に、ガラス基板３１、３２を組み合わせた複層ガラスの空間内部の空気を、排気口（図示せず）より、例えば、ロータリーポンプで排気して減圧した後、排気口に金属蓋３５を接着し、減圧された密閉空間を形成する。

以上のように、本実施形態に示した複層ガラスでは、２層構成のスペーサーを用いることにより、ガラス基板３１とスペーサー３３との間の密着性が向上し、結果として複層ガラス全体の強度が向上する。

また、本実施形態として説明した複層ガラスにおいて、上層のスペーサー３７に熱遮断性の材料、例えば中空シリカを含む構成にすることにより、一対のガラス基板間の熱伝導性を低くして、複層ガラスとしての断熱性を向上させることができる。

発明者らの検討によると、本実施形態に示した複層ガラスに用いられた２層構成のスペーサーの場合、いずれか一方の層のスペーサーを熱遮断性の材料を含むものとすることで、複層ガラスの断熱特性が向上する。また、この場合においては、上層のスペーサーを熱遮断性のものとすることで、下層のスペーサーを熱遮断性のものとする場合よりも、断熱効果が上昇する。具体的には、同じ低融点ガラス微粉末から形成した高さ０．０７ｍｍの下層のスペーサーの上に、熱遮断性のある上層のスペーサーとして中空シリカを１０ｗｔ％含む低融点ガラスを用いたものと、特別な熱遮断性のない上層のスペーサーとして低融点ガラスのみを用いたものとを、いずれも高さ０．０５ｍｍとして、全体高さ０．１２ｍｍの２層構成のスペーサーを形成した場合、熱遮断性のあるスペーサーの熱伝導率が、特別な熱遮断性のないスペーサーの熱伝導率に対して、約９７％になった。

また、スペーサーは２層が積層された構成に限らず、３層以上が積層された構成のものを用いてもよい。３層以上が積層されたスペーサーを構成する場合において、対向するガラス基板とのなじみをよくして複層ガラスの強度を向上させるためには、最も上層のスペーサーを軟化点温度の低い材料で形成されたものとすることが好ましい。また、スペーサー材料として中空シリカのような熱遮断性の高い材料を含むスペーサーを積層形成する場合においても、最も上層に最も熱遮断性の高い材料で構成されたスペーサーを積層することが好ましい。

次に、本実施形態で説明する、スペーサーが２層以上の層が積層された構成である場合における変形例として、スペーサーが形成される側である一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板とスペーサーとの接触面積を、スペーサーが形成される側ではない一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板とスペーサーとの接触面積よりも大きくする形態について、図９を用いて説明する。

図９は、本実施形態にかかる積層された構成のスペーサー２３の異なる形状例を示すものである。図９は、図８と同様に、図７（ｂ）におけるスペーサー配置部分の構成を示す要部拡大図である。

図９に断面構成を示す異なる形状例のスペーサー３３は、図８に示したスペーサーと同様に２層のガラス多孔体材料を積層して形成されている。

図９に示すスペーサー３３は、ガラス基板３２上に、例えば２ｃｍピッチの間隔で複数形成されている。スペーサー３３を構成する下層のスペーサー３８の直径Ｄ５は０．４ｍｍ、スペーサー３３全体の高さＨ５は図８のスペーサーと同じく０．２ｍｍである。一方、図９に示す上層のスペーサー３７の直径Ｄ６は０．２ｍｍ、上層のスペーサー３７の高さＨ６は、０．１ｍｍである。

なお、２層構成のスペーサー３３を構成する材料としては、図８に示した上層と下層の直径が等しい全体として円柱状のスペーサーと同様のものを用いることができる。具体的には、下層スペーサー３８として、例えば、二酸化シリコンなどの無機微粒子、ビスマス亜鉛系などの低融点ガラス微粒子から形成することができ、上層スペーサー３７は、下層スペーサー３８の材料に含まれる低融点ガラスよりも軟化点が低い低融点ガラス材料を用いることができる。

図９に示す、直径Ｄ５が大きな下層のスペーサー３８と、直径Ｄ６が小さな上層のスペーサー３７とが積層されたスペーサー３３は、フォトリソグラフィー法を用いて容易に形成することができる。

具体的には、ガラス基板３２上に、下層のスペーサー３８を形成する材料の感光性ペーストを塗布する。このとき、塗布厚を調整して下層のスペーサー３８の高さ（Ｈ５−Ｈ６）となるようにする。ガラス基板３２上に塗布された感光性ペースト上から、フォトマスクを用いてマスク露光する。このとき、フォトマスクの開口パターンは、直径Ｄ５のスペーサーが形成される大きさとする。次に、下層のスペーサー３８を形成する感光性ペーストが塗布形成されている上に、上層のスペーサー３７を形成する感光性ペーストを高さＨ６となるように塗布する。そして、直径Ｄ６のスペーサーが形成されるマスクパターンのフォトマスクを、下層のスペーサー３８が形成された位置に重なるように配置して、マスク露光する。その後、上層のスペーサー３７と下層のスペーサー３８とを同時に現像する。その後、焼成炉で所定の温度で焼成する。このようにして、図９に断面形状を示すスペーサーを形成することができる。

なお、下層のスペーサー３８を現像、もしくは、焼成した後、上層のスペーサー３７を形成する感光性ペーストを塗布してもよい。また、上層のスペーサー３７は、上記例示したフォトリソグラフィー法ではなく、上層のスペーサー３７の位置と形状と大きさとを規定するパターンが形成されたスクリーンを用いた、スクリーン印刷法、または各種の印刷法によって形成することもできる。スクリーン印刷法でスペーサーを形成する場合には、フォトリソグラフィー法を用いる場合よりも形成できるスペーサーの厚さが小さくなるが、同じパターンを複数回重ねて印刷することで、所定の直径Ｄ６と高さＨ６を備えた上層のスペーサー３７を形成することができる。

このように、本実施形態では、下層のスペーサーと上層のスペーサーそれぞれの直径を規定する、フォトリソグラフィー法における露光マスクや、印刷スクリーンのパターンを調整することで、所望の直径を有する下層のスペーサー３８と上層のスペーサー３７とを容易に積層形成することができる。このため、スペーサー３３が形成される側である一方のガラス基板３２におけるスペーサーとガラス基板との接触面積が、スペーサー３３が形成されない側である他方のガラス基板３１におけるスペーサーとガラス基板との接触面積よりも大きなスペーサー３３を、容易に形成することができる。

このように、２層の材料が積層して形成されたスペーサーによって、スペーサーと一方のガラス基板と接触面積が、スペーサーと他方のガラス基板との接触面積よりも大きい構成を実現することで、図５に示した頂面が凹形状のスペーサーや図６に示した頂面が凸形状のスペーサーと同様に、複層ガラスとしての断熱特性を向上させることができる。また、一対のガラス基板３１、３２を組み合わせて接触させた状態でシール材３４によって接着する際に、スペーサー３３の先端部分が変形してガラス基板３１の内面とフィットし易くなるため、ガラス基板３２に形成された複数のスペーサー３３において、それぞれの微少な高さの違いやガラス基板３１、３２の変形を吸収する効果を奏することができる。

なお、図９に示したように、下層のスペーサー３８の直径Ｄ５を０．４ｍｍ、上層のスペーサー３７の直径Ｄ６を０．２ｍｍとした場合、一方のガラス基板３１とスペーサー３３との接触面積に対して、他方のガラス基板３１とスペーサー３３との接触面積を約７５％低減することができる。本実施形態の場合、下層のスペーサー３８を形成する露光マスクパターンと、上層のスペーサー３７を形成する露光マスクのマスクパターンやスクリーンのパターンを調整することで、上層のスペーサー３７とガラス基板３１との接触面積の低減幅を任意に、しかも正確に調整することができる。本実施形態のスペーサーの場合、接触面積の低減幅は１０％程度以上とすることが好ましい。低減幅が１０％よりも小さい場合には、複層ガラスとしての断熱特性の向上の効果が乏しい。また、上層のスペーサー３７とガラス基板３１との接触面積の低減幅の上限は、実質的に上層のスペーサー３７の直径によって定まるが、この上層のスペーサーの直径は、一対のガラス基板３１と３２とを所定間隔で保持することができるスペーサーの強度面からの制約を受ける。このため、複層ガラスの断熱特性の観点からは、接触面積の低減度合いはより大きい方が好ましいが、実質的には、上層のスペーサーの材料とスペーサー全体として求められる高さＨ５から制約を受けて規定されるものとなる。

なお、上記説明において、上層のスペーサーおよび下層のスペーサーを、ともにガラス基板の面方向に沿った水平断面が円形である円柱状のスペーサーを例として説明したが、スペーサーの水平断面の形状は円形には限られない。例えば、水平断面が正方形や正多角形のスペーサーの場合には、上記円柱状のスペーサーに於いて説明した「径」が、「対角線の長さ」に相当することは明らかである。

また、スペーサーが形成される側である一方のガラス基板におけるガラス基板とスペーサーとの接触面積を、スペーサーが形成されない側である他方のガラス基板におけるガラス基板とスペーサーとの接触面積よりも大きくする構成において、図９に示したような２層の積層構成のスペーサーに限らず、構成する材料や形状の異なる３層以上が積層された構成のスペーサーを用いることもできる。なお、本開示にかかる積層ガラスにおいて、３層以上が積層された構成のスペーサーを用いる場合の、いずれのガラス基板にも接触しない中間部分に位置する一又は二以上の層のスペーサーの水平断面は、露光マスクのマスクパターンを調整すること等によって、その形状と大きさを適宜所望のものとすることができる。しかし、３層以上の積層体としてのスペーサー全体の強度を確保する等の観点から、中間層のスペーサーの断面形状を上層または下層のスペーサーの断面形状と一致させる必要はないものの、中間部分の層のスペーサーの水平断面は、少なくとも上層のスペーサーの水平断面形状を含む形状であり、下層のスペーサーの水平断面形状に含まれる形状とすることが好ましい。なお、中間部分の層のスペーサーの水平断面形状を、より小さな、上層のスペーサーの水平断面形状と同じとするかこれに近づけることで、複層ガラスとしての断熱特性の向上を図ることができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示にかかる複層ガラスの例示として、実施の形態１〜４を用いてその内容を具体的に説明した。しかしながら、本開示にかかる複層ガラスは、これらの実施形態に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、上記実施の形態１〜４として示した以外の実施の形態について、まとめて説明する。

上記の各実施形態では、一対のガラス基板をシール材で接着した後に、複層ガラスの内部空間の空気を排気して、減圧状態の密閉空間を形成する工程について説明したが、一対のガラス基板を、シール材を溶かして接着するときに同時に複層ガラスの内部空間の空気を排気する工程とすることができる。

また、各実施形態において、一対のガラス基板間に形成された空間の内部を排気した後、排気口に金属蓋を接着して封止する例を示したが、排気口に排気管を取り付けて複層ガラスの内部空間の空気を排気管から排気した後、ガラス管である排気管を溶断して封止することができる。

上記各実施形態では、複層ガラスを構成するガラス基板として、フロートガラスを用いる例を示したが、フロートガラス以外にも、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、化学強化ガラス、物理強化ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、ネオセラム、ホウケイ酸ガラス、テンパックスなどの各種のガラス基板を用いることができる。

また、上記の各実施形態では、一対のガラス基板として、いずれも同じ外形、厚み（例示として３ｍｍ）を有したものについて例示したが、一方のガラス基板の大きさおよび／または厚さが、他方のガラス基板の大きさや厚さと異なることを妨げるものではない。また、ガラス基板の大きさは、使用用途に応じて一辺が数ｃｍ程度のものから、窓ガラス用としての一辺が最大２〜３ｍ程度のものまで、さまざまな大きさのものを使用することができる。ガラス基板の厚さも、用途に応じて、２〜３ｍｍ程度のものから２０ｍｍ程度のものまで、各種のガラス基板を用いることができる。

また、上記各実施形態において、スペーサーとして、そのガラス基板の面方向における水平断面形状が円形である略円柱状のものを例示したが、スペーサーの形状は例示した円柱状のものに限られない。例えば、水平断面を、略真円以外の楕円形や長円形を含む広い意味での円形とすることができる。また、ガラス基板の面方向における水平断面を正方形、長方形、台形その他各種の矩形や、三角形、五角形、六角形、それ以上の角を有する多角形の角柱状とすることもできる。また、複層ガラス内部に配置される全てのスペーサーの形状を同じものとする場合以外に、複層ガラス基板におけるスペーサーの形成箇所に対応させて、スペーサーの水平断面形状を異ならせることもできる。

また、スペーサーの大きさも、例示したものには限られず、使用されるガラス基板の大きさや厚さ、ガラス基板間の間隔の大きさなどに応じて適宜選択することができる。

また、スペーサーの配置パターンや配置間隔、ガラス基板上の位置におけるサイズの分布も適宜定めることができる。

図１０は、ガラス基板上におけるスペーサーの配置間隔とガラス基板の面方向における大きさであるサイズの分布をともに異ならせた複層ガラスの、第１の例を示す図である。図１０（ａ）が、第１の例の複層ガラスの上面図、図１０（ｂ）が、第１の例の複層ガラスの断面構成を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＥ−Ｅ′部分の断面構成を示している。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板上におけるスペーサーの配置間隔とサイズの分布を異ならせた第１の例の複層ガラスにおいて、一対のガラス基板４１、４２の間に設けられたスペーサーは、周辺部のスペーサー４３が中心部のスペーサー４４よりも小さいサイズとし、かつ、周辺部のスペーサー４３は、中心部のスペーサー４４の配置間隔より狭い間隔で配置している。具体的な配置間隔としては、一例として、周辺部のスペーサー４３の配置間隔を１．５ｃｍ、中心部のスペーサー４４の配置間隔を２．０ｃｍとする。また、周辺部のスペーサー４３の径を０．３ｍｍ、中心部のスペーサー４４の径を０．５ｍｍとする。このように、ガラス基板４２上に形成されるスペーサーの配置間隔とサイズとを、ガラス基板４２上の位置によって変化させることによって、複層ガラスの周辺部に外力が加わった場合に、数の多い複数のスペーサーで力を受け持つことにより、加わった力を分散することができ、複層ガラスの破損やシール材４５の剥がれが生じることを効果的に防止することができる。

図１１は、ガラス基板上におけるスペーサーの配置間隔とサイズの分布をともに異ならせた複層ガラスの第２の例を示す図である。図１１（ａ）が、第１の例の複層ガラスの上面図、図１１（ｂ）が、第１の例の複層ガラスの断面構成を示す図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＦ−Ｆ′部分の断面構成を示している。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、ガラス基板上におけるスペーサーの配置間隔とサイズの分布を異ならせた第２の例の複層ガラスにおいて、ガラス基板の周辺部のスペーサー５３を中心部のスペーサー５４より大きいサイズとし、かつ、周辺部のスペーサー５３は、中心部のスペーサー５４の配置間隔より広い間隔で配置している。具体的には、一例として、周辺部のスペーサー５３の配置間隔を２．０ｃｍ、中心部のスペーサー５４の配置間隔を１．５ｃｍとする。また、周辺部のスペーサー５３の径を０．５ｍｍ、中心部のスペーサー５４の径を０．３ｍｍとする。このように、ガラス基板５２上に形成されるスペーサーの配置間隔とサイズとを、ガラス基板５２上の位置によって変化させることによって、例えば複層ガラスを窓ガラス等として用いた場合に、その中央部分のスペーサーが小さく視認されにくくなるため、見栄えの良い複層ガラスを得ることができる。また、シール材から遠い位置になる複層ガラスの中央部分に形成されるスペーサー５３の形成間隔を小さくし、かつ、スペーサー５３の水平方向の径を小さくすることにより、視認されにくいスペーサーを用いながら、ガラス基板の撓み等による変形を抑制することができる複層ガラスを実現することができる。

なお、ガラス基板上における位置によって、スペーサーの配置間隔とサイズとを異ならせた複層ガラスの例を示す図１０、図１１では、ガラス基板上を周辺部と中心部との２つの領域に分けて、それぞれの領域内でのスペーサーのサイズや配置間隔が同一である構成を示した。しかし、本開示の複層ガラスにおいて、スペーサーの配置間隔やサイズを異ならせる領域を３つ以上とすることができ、また、それぞれの領域内でのスペーサーの配置間隔やサイズを段階的に変更するようにしてもよい。さらに、複層ガラス基板上を領域に分割するのではなく、例えば一方の端部から他方の端部へと、配置されるスペーサーの間隔や大きさを段階的に変化させることもできる。

また、本開示の積層がラスに使用されるスペーサーがフォトリソグラフィー法により形成されることを応用して、露光マスクのパターンを調整することにより、有意な形状であると利用者に認識されるパターンを、スペーサーの配列によって複層ガラスのガラス基板上に表すことができる。

スペーサーの配列で表される、有意な形状であるとして認識されるパターンとしては、例えば、複層ガラスの製品名、複層ガラスを商店などのショーウィンドウとして使用した場合にはその商店の名称や電話番号などの各種の文字が考えられる。また、同様に、複層ガラス自体または製造メーカーのロゴマークや、複層ガラスを窓ガラスとして使用する商店や施設などのロゴマーク、さらには、複層ガラスを公衆ネット回線端末などの情報検索システムボックスなどの窓として用いた場合には、当該施設でのサービスを象徴して表すマークなど、各種の意味合いを有する有意なマークとして認識される図形や記号などが考えられる。

なお、スペーサーを用いて有意な形状であると視認されるパターンを形成する方法としては、露光マスクを調整して文字や所望の図形の形状そのままのスペーサーを形成する場合の他に、スペーサーの配置間隔の粗密の度合いを調整したり、スペーサーの水平方向断面の形状や大きさを調整したりすることによって、ドットにより文字や図形を形成するのと同じ原理で、全体として一定の文字や図形を表すようにすることもできる。

さらに、図９および図１０を用いて説明した、複層ガラスを構成するガラス基板上の全体領域においてスペーサーの配置間隔やサイズを変化させる手法を応用して、ガラス基板の表面全体に濃淡のグラデェーションを形成したり、井桁状、千鳥形状などの文様を形成したりすることができる。

また、スペーサーの少なくとも一部を形成する材料の色彩や反射率、光沢などを形成領域に応じて変化させることで、スペーサーによって形成される有意な形状パターンを、色彩を有したパターンとして形成することもできる。このように、スペーサーの色彩を変更する方法としては、所望の色彩の感光性ペーストをガラス基板上で塗り分ける方法が有効である。また、図９を用いて実施の形態体４として説明したように、２層構成のスペーサーを採用して、上層のスペーサーを例えば印刷法により形成することで、極めて容易に、所望の領域のスペーサーを所望の色彩のものとすることができる。

また、本開示にかかる複層ガラスについての上記各実施形態では、平板状のガラス基板を用いた例について説明したが、本開示の複層ガラスでは、例えば一方向に湾曲したガラスや、球体の一部を切り取ったような全方向に向かって湾曲しているガラス基板、複数回の凹凸を繰り返す波状のガラス基板など、内部が減圧された状態での一定以上の強度を有するさまざまな湾曲ガラスをガラス基板とする、複層ガラスを形成することができる。また、一対のガラス基板の湾曲度合いが完全に同じものに限られず、所望の高さのスペーサーが形成できる範囲において、２枚のガラス基板の間隔が場所によって異なる複層ガラスを形成することも可能である。

これら、湾曲したガラス基板を用いた複層ガラスは全体が湾曲しているため、窓などに用いられることにより高いデザイン性を発揮するとともに、配置される部材の形状面の制約から平板状の複層ガラスを用いることができない場合などにも利用可能な、実用性の高い複層ガラスを実現することができる。

また、複層ガラスを封着するシール部材や、排気口などの外観上見栄えがよくない部分のガラス基板に所定の印刷パターンを形成することにより、高いデザイン性を備えた複層ガラスとすることもできる。

なお、図２を用いて説明した第２の実施形態にかかる複層ガラスに形成されているような赤外線反射膜を、他の第３の実施形態、第４の実施形態、さらに、その他の実施形態として説明した各種のバリエーションの複層ガラスの構成においても同様に設けることができる。そして、赤外線反射膜を備えた構成ガラスとすることで、それぞれの実施形態の構成が有する特徴に加えて断熱効果を向上させた複層ガラスを得ることができるようになる。

また、上記本開示にかかる複層ガラスにおいて、シール材として、比較的低温度、例えば３００℃以下で溶融するようなシール材を用いた場合には、スペーサーを構成する材料として樹脂材料を用いてもよい。例えば、低融点ガラス材料の代わりに樹脂材料を用い、その樹脂材料に二酸化シリカや酸化チタン、結晶化または非晶質のガラス微粉末、中空シリカなどの無機材料を添加することにより多孔体を形成しても良い。

また、本開示にかかる複層ガラスにおいて、ガラス基板に反射防止や紫外線の吸収などの各種光学的作用、もしくは、断熱特性などの機能をもたらすために、有機もしくは無機の膜を適宜形成するという、既に確立されている複層ガラスに関する技術を適宜付加・応用することができる。

さらに、一対のガラス基板のうちの少なくとも一方のガラス基板自体を複層ガラスとして、全体として３枚以上のガラス基板がそれぞれ所定の空間を隔てて積層された複層ガラスを構成することができる。この場合において、少なくとも厚さ方向における一部分の複層ガラスが本開示の複層ガラスであればよい。このため、例えば、本開示にかかる複層ガラスに、一対のガラス基板間に不活性ガスが封入された複層ガラスが積層されていたり、別の方法または本開示の製造方法により製造された複層ガラスがさらに積層されていたり、所定間隔でガラス基板が積層されているのみで間の空間が大気圧のままである複層ガラスが積層されていたりという、さまざまな形態を採ることができる。

なお、本開示にかかる複層ガラスは、断熱効果が高く、かつ、取り扱いが容易なエコガラスとして、窓ガラスなどに良好に使用できる。また、例えば、冷蔵庫や冷凍庫の扉部分に、本開示の複層ガラスを配置することで、断熱効果により冷蔵庫や冷凍庫の機能を妨げることなく、内部の状態を確認することができるようになるなど、家庭用もしくは業務用の用途が期待できる。

以上のように、添付図面および詳細な説明によって、出願人がベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、それ以外の構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されているからといって、直ちにそれらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定を受けるべきではない。また、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

［付記］
［付記１］
一対のガラス基板と、前記ガラス基板の間に配置され、前記一対の基板の間隔を一定に保つ複数のスペーサーを備え、前記ガラス基板の周縁部を封着して前記ガラス基板間に密閉可能な空間を形成し、前記空間内を減圧状態にした複層ガラスであって、
前記スペーサーは、１層以上の多孔体材料を含むことを特徴とする複層ガラス。

［付記２］
前記スペーサーは、多孔体ガラス材料からなることを特徴とする請求項１記載の複層ガラス。

［付記３］
前記一対のガラス基板のうち、少なくとも１方のガラス基板は、可視光線を透過し、赤外線を反射する膜を備えていることを特徴とする請求項１および請求項２記載の複層ガラス。

［付記４］
前記多孔体材料は、中空シリカを含むことを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記５］
前記多孔体材料は、結晶化ガラスおよびフィラーを含むことを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記６］
前記多孔体材料は、電気伝導性を持つ金属酸化物材料を含むことを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記７］
前記多孔体材料は、前記ガラス基板との接触面が凹または凸形状であることを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記８］
前記スペーサーは、２層の多孔体材料からなり、前記ガラス基板と接触する層は、ガラスと密着性を持つ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記９］
前記スペーサーは、２層の多孔体ガラス材料からなり、前記ガラス基板と接触する層は熱遮断性を持つ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の複層ガラス。

［付記１０］
前記ガラス基板の周辺部に配置されるスペーサー間の間隔と前記ガラス基板の中心部に配置されるスペーサー間の間隔は異なることを特徴とする請求項１〜請求項９記載の複層ガラス。

［付記１１］
前記ガラス基板の周辺部に配置されるスペーサーの大きさと前記ガラス基板の中心部に配置されるスペーサーの大きさは異なることを特徴とする請求項１〜請求項９記載の複層ガラス。

［付記１２］
スペーサーを介して所定間隔をおいて対向配置された一対のガラス基板の周縁部を封着して前記ガラス基板間に密閉可能な空間を形成し、前記空間内を減圧状態にした複層ガラスを製造する製造方法であって、
前記スペーサーは、感光性ペーストを用いて１層以上の多孔体ガラス材料により形成することを特徴とする複層ガラスの製造方法。

以上説明したように、本開示にかかる複層ガラスは、実用性が高い複層ガラスとして、窓ガラスや冷蔵庫などの内部観察用の窓部材などをはじめとして、さまざまな用途に利用することができる。

Claims (3)

1. 一対のガラス基板と、前記一対のガラス基板の間に配置された複数のスペーサーと、前記一対のガラス基板の周縁部を封着する封着材とを備え、
   前記一対のガラス基板間に形成された密閉可能な空間内が減圧状態になっている複層ガラスであって、
   前記スペーサーは、前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板と接触する柱状をした第１層のスペーサーと、前記一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板と接触する柱状をした第２層のスペーサーとが積層されていて、
   前記第１層のスペーサーおよび前記第２層のスペーサーは多孔体材料からなり、
   前記スペーサーは、前記第１層のスペーサーと前記一方のガラス基板との接触面積が、前記第２層のスペーサーと前記他方のガラス基板との接触面積よりも大きい、中央部が突出した凸形状をしていることを特徴とする複層ガラス。
2. 一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板に複数のスペーサーを形成し、前記一対のガラス基板の周縁部を封着材で封着して、前記一対のガラス基板間に形成される密閉可能な空間内を減圧状態とする複層ガラスの製造方法であって、
   前記一方のガラス基板に柱状をした第１層のスペーサーが形成され、その後、前記第１層のスペーサーよりも断面積が小さな柱状をして前記一対のガラス基板のうちの他方のガラス基板と接触する第２層のスペーサーが前記第１層のスペーサーに形成され、
   前記第１層のスペーサーおよび前記第２層のスペーサーは多孔体材料からなることを特徴とする複層ガラスの製造方法。
3. フォトリソグラフィー法またはスクリーン法により、前記第１層のスペーサーおよび前記第２層のスペーサーが形成されることを特徴とする請求項２記載の複層ガラスの製造方法。

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