JP6853486B2 - 日射遮蔽部材 - Google Patents

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Description

本発明は、日射を遮蔽する機能を有する積層体に関するものであり、特にＡｇ膜を３層有する日射遮蔽部材に関する。
建物や車両の開口部に設けられた窓において、室内での冷暖房の使用を低減させることを目的として、室内へ入射する日射を遮蔽することが可能な日射遮蔽部材が広く利用されている。建物の窓に利用される日射遮蔽部材はガラス板表面に金属膜を形成した低放射ガラスとして知られている。また、車両の窓に利用される日射遮蔽部材は、上記と同様の金属膜を形成したガラス等が知られている。
前述した日射遮蔽部材としては、Ａｇ膜と該Ａｇ膜を挟む透明誘電体膜とが基材上に積層された積層体が広く用いられている。特にＡｇ膜を２層使用した積層体（例えば、ガラス板の上に順に、第１透明誘電体膜、Ａｇ膜、第２透明誘電体膜、Ａｇ膜、及び第３透明誘電体膜の積層体）は高い日射遮蔽機能を有することから、様々な日射遮蔽部材が検討されていた。
前述した日射遮蔽部材は、Ａｇ膜の総膜厚が増える程、日射遮蔽機能が向上する傾向がある。今まではコストと要求される性能との兼ね合いから前述したＡｇ膜を２つ有する積層体が妥当だったが、近年、さらなる日射遮蔽機能の向上への要求が高まっており、Ａｇ膜を３つ有する積層体について検討がなされている。
例えば特許文献１には、赤外反射金属フィルムを３層、反射防止膜を３層有する日射透過量をコントロールする被覆が提案されている。当該文献では、反射防止膜として、亜鉛、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、ビスマス、インジウム、スズ、およびそれらの混合物の酸化物が、赤外反射金属フィルムとして金、銀、アルミニウム、またはそれらの混合物、合金が挙げられている。得られる被覆は、可視光線透過率を６０％以上、外観を無彩色（±｜３｜以下のａ＊及びｂ＊）、３００〜２１５０ｎｍの全日射エネルギー反射率を２０〜５０％、及びシート抵抗を１．５〜３．５Ω／□とすることが可能である旨が開示されている。
例えば特許文献２には、車両用の窓に使用可能な太陽光制御コーティングが提案されている。当該文献では、Ａｇの赤外線反射金属膜を３層有する太陽光制御コーティングにおいて、ガラス板側から第１赤外線反射金属膜、第２赤外線反射金属膜、第３赤外線反射金属膜、の順に厚みを小さくすることによって、所望の可視光線透過率を確保しながら紫外線透過率や赤外線透過率を抑制している。例えば、例１では高透過ガラスを用いた合わせガラスの構成において、可視光線透過率が７０％以上、全太陽光反射率を３０〜５０％程度、透過光及び反射光をほぼ無彩色とした積層体を開示している。また、第２赤外線反射金属膜の厚みを最も厚くした例３について、可視光線透過率は例１程度で反射光を無彩色とすることが可能である旨が開示されている。ただし、特許文献２では視野角や光源を変えて透過光や反射光の色調を測定しているが、斜めから見た時の透過色調は測定していない。
例えば特許文献３には、特許文献２と同様にガラス板側の金属機能層が最も厚く、最上層の金属機能層が最も薄い積層体が開示されている。当該文献の実施例では、ソーダ石灰ガラスを用いた合わせガラスの構成において、可視光線透過率が７３％程度、可視光線反射率が１２％程度、０°と６０°における反射光の色調の赤味が抑制された積層グレージングユニットが開示されている。また、最上層の金属機能層が最も厚く、ガラス板側の金属機能層が最も薄い場合、可視光線透過率が低くなる旨が、及び全ての金属機能層の厚みを同じにした場合、０°と６０°での反射光の差が大きくなる旨がそれぞれ開示されている。しかし、特許文献３には日射遮蔽機能について実測がなく、どの程度日射遮蔽部材として有効なのか不明である。
特表２００５−５１６８１８号公報 特表２０１０−５３６７０７号公報 特表２０１３−５０２３６６号公報
前述したように、近年は高い日射遮蔽機能を有する日射遮蔽部材を建物や車両の窓に使用する目的で、Ａｇ膜を３層使用した金属膜が検討されている。建物用の窓に用いられる場合、高い日射遮蔽機能と良好な採光性への欲求が高く、複層ガラスや合わせガラスにした際に可視光線透過率が６０〜７０％以上となるものへの要求が高い。また、車両用の窓に用いられる場合、運転者の視認性を損なわないために、ウィンドシールドとして用いる場合は可視光線透過率が７０％以上である必要がある。
また、日射遮蔽機能を向上させるということは、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、透過色調や反射色調が赤味を帯びるようになる。特に建築用の窓として用いる場合は穏やかな外観色調が好まれていることから、透過色調や反射色調が赤みを帯びることは回避されることが好ましい。また、車両用でも、人が正面から見た時及び斜めから見た時に赤味を呈さないような良好な外観品質であることが求められる。
Ａｇ膜を用いた日射遮蔽部材は、通常Ａｇ膜の合計の厚みが大きくなるほど日射遮蔽機能が向上するが、一方で可視光線透過率が低下するというトレードオフの関係にあり、可視光線透過率を向上させることと日射遮蔽機能を向上させることを同時に達成するのは困難である。
ここで、前述した特許文献２には合わせガラスにした際の日射遮蔽機能が高く、可視光線透過率が７１〜７２％程度で、正面から見た時に赤味を呈さない良好な太陽光制御コーティングが開示されている。しかし、斜めから見た時の赤味については十分に検討されていない。また、当該文献では透明基材として高透過ガラスを用いて可視光線透過率を高めており、透明基材に用いるガラスの種類によっては要求性能に対して不十分になる可能性があると予想される。また、特許文献３には可視光線透過率が高く、斜めから見た時の赤味を呈さない積層体が開示されているが、前述したように日射遮蔽機能について開示がなく、どの程度の効果を有するのか不明である。
そこで、本発明では、日射透過率を損なうことなく、良好な可視光線透過率を有し、正面から見た時及び斜めから見た時に赤味を呈さない新たな日射遮蔽部材を得ることを目的とした。
上記課題に対して本発明者らが鋭意検討を行ったところ、３層あるＡｇ膜のうち、真ん中にある第２層目のＡｇ膜の厚みを最も厚くすると、日射遮蔽機能を損なわず可視光線透過率を向上させることが可能である事が新たにわかった。また、第２層目のＡｇ膜の厚み対して、第１層目と第３層目のＡｇ膜の厚みを特定の範囲内とすることによって、Ａｇ膜の合計厚みが同程度であっても可視光線透過率を高めることが可能であることがわかった。また、第２層目〜４層目の誘電体膜を特定の範囲内としないと斜めから見た時に、透過光や反射光が赤味を呈してしまうことがわかった。また、第１層目の誘電体膜を構成する膜に高屈折率の膜を含む２以上の膜を用いて、さらに第１層目の屈折率を特定の範囲内にしないと、可視光線反射率が高くなることに起因して、可視光線透過率を損なってしまうことがわかった。
すなわち本発明は、透明基材上に、順に、第１誘電体膜、第１金属膜、第２誘電体膜、第２金属膜、第３誘電体膜、第３金属膜、及び第４誘電体膜が積層された日射遮蔽部材において、該第１誘電体膜は、屈折率が２．４以上の層を含む２層以上の誘電体層からなり、該第１誘電体膜全体の平均屈折率が１．８〜２．０の範囲内となるものであり、該第２誘電体膜は、光学膜厚が１６５〜２０１ｎｍであり、該第３誘電体膜は、光学膜厚が１４７〜１８２ｎｍであり、該第４誘電体膜は、光学膜厚が７５〜１２０ｎｍであり、該第１金属膜、第２金属膜、及び第３金属膜の幾何学的膜厚が合計で３０〜４０ｎｍであり、該第２金属膜の幾何学的膜厚は、該第１ 金属膜及び該第３ 金属膜のそれぞれの幾何学的膜厚に対して１．０１〜１．５５の範囲内となることを特徴とする日射遮蔽部材である。
以上より、本発明によって、日射透過率を損なうことなく、良好な可視光線透過率を有し、正面から見た時及び斜めから見た時に赤味を呈さない新たな日射遮蔽部材を得ることが可能となる。
本発明の一実施形態を表す断面模式図である。 本発明の実施形態及び比較形態の、可視光線透過率と日射透過率をプロットした図である。 本発明の実施形態及び比較形態の、１０度の透過色調ａ＊と６０度の透過色調ａ＊をプロットした図である。 本発明の実施形態及び比較形態の、１０度の膜面反射色調ａ＊と６０度の膜面反射色調ａ＊をプロットした図である。 本発明の実施形態及び比較形態の、１０度の基材面反射色調ａ＊と６０度の基材面反射色調ａ＊をプロットした図である。
１：用語の説明
以下に本明細書の用語について説明する。
（各種波長光）
本明細書における「可視光線」は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の光とする。また、本明細書における「日射遮蔽」とは、波長３００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の光のエネルギーの透過を抑制することを指すものとする。また、本明細書では「日射遮蔽機能」を「日射透過率」で評価する。
（透過率、反射率、色調）
可視光線透過率、可視光線反射率、日射透過率、日射反射率、可視光線の透過色調、及び反射色調について、自記分光光度計（日立製作所製、Ｕ−４０００）や手動ステージ付き絶対反射測定ユニットを使用した分光光度計（日本分光製、Ｖ−６７０およびＡＲＳＮ−７３３）、分光測色計（コニカミノルタ製、ＣＭ−２６００ｄ）などを用いて測定できる。また、反射率や反射色調については、積層膜が形成されていない透明基材面側と積層膜が形成された膜面側についてそれぞれ算出する。上記のうち、可視光線透過率、可視光線反射率、日射透過率、及び日射反射率は、ＪＩＳ Ｒ３１０６（１９９８）に準拠する方法又は参考とする方法で算出できる。また、透過色調及び反射色調はＪＩＳ Ｚ８７８１−４に準拠する方法又は参考とする方法で、ＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間のａ＊を算出できる。
（屈折率）
本明細書における「屈折率」は、波長５５０ｎｍにおける値を指すものとする。また屈折率は、まず日射遮蔽部材と同様の条件で単層を作成し、得られた可視光線透過率と可視光線反射率（膜面）とを自記分光光度計（日立製作所製、Ｕ−４０００）で測定し、得られた値から光学シミュレーション（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ法）で算出できる。
（幾何学膜厚）
幾何学膜厚は、一般的に用いられる膜厚と同じ意味であり、単なる膜や層の厚みを示す。幾何学膜厚は、日射遮蔽部材と同様の成膜条件で作成した単層の膜厚と基材の搬送速度との積から、該単層を作製する際の成膜速度を求め、該成膜速度を用いて該当する層又は膜の膜厚を算出できる。
（光学膜厚）
光学膜厚とは、幾何学膜厚と屈折率の積で表される値であり、日射遮蔽部材と同様の成膜条件で作成した単層の、波長５５０ｎｍにおける屈折率と膜厚との積から算出できる。
（積層膜）
本明細書における「積層膜」は、透明基材上の膜全体を指すものとする。また、「膜」は１以上の層が積層されたものとし、「層」は境界によって区切られる最小単位であり、層を構成する成分は１種類でも複数種類でもよく、また層内の成分の分布は均一でも不均一でもよい。また、「透明基材上」等の「上」とは、透明基材と接触しても、他の任意の膜や層が介在しているものでもよい。また、例えば図１に示したような日射遮蔽部材において、ガラス板Ｇ側を「下」、保護層４４側を「上」とし、図１の保護層４４のように最も上側にある層を「最上層」と記載することもある。
２：日射遮蔽部材
本発明は、透明基材上に、順に、第１誘電体膜、第１金属膜、第２誘電体膜、第２金属膜、第３誘電体膜、第３金属膜、及び第４誘電体膜が積層された日射遮蔽部材において、該第１誘電体膜は、屈折率が２．４以上の層を含む２層以上の誘電体層からなり、該第１誘電体膜全体の平均屈折率が１．８〜２．０の範囲内となるものであり、該第２誘電体膜は、
光学膜厚が１６５〜２０１ｎｍであり、該第３誘電体膜は、光学膜厚が１４７〜１８２ｎｍであり、該第４誘電体膜は、光学膜厚が７５〜１２０ｎｍであり、該第１金属膜、第２金属膜、及び第３金属膜の幾何学的膜厚が合計で３０〜４０ｎｍであり、該第２金属膜の幾何学的膜厚は、該第１金属膜及び該第３金属膜のそれぞれの幾何学的膜厚に対して１．０１〜１．５５の範囲内となることを特徴とする日射遮蔽部材である。

本発明の日射遮蔽部材について、以下図１を参照しながら説明する。なお、本発明は図１に限定されるものではない。
（日射遮蔽部材５５）
日射遮蔽部材５５は、上記の第１誘電体膜１０〜第４誘電体膜４０までの積層膜５０と、該積層膜５０が形成された透明基材とを指すものである。本発明においては、透明基材の厚みが２ｍｍのとき、該日射遮蔽部材５５の可視光線透過率を７４％以上、日射透過率を３８％以下、正面から見た時と斜めから見た時のどちらでも透過色調、基材面反射色調、及び膜面反射色調のａ＊を＋３未満とすることが可能である。
また、日射遮蔽部材５５は、基材面及び膜面の可視光線反射率を１２％以下とすることが可能である。可視光線反射率を低くするとギラつきを抑制することが可能であるため好適である。
（透明基材）
透明基材は積層膜５０を形成する板状の基材であり、本明細書においては、「透明基材」を厚み２ｍｍにおける可視光線透過率が８０％以上となる基材としてもよい。なお、図１では透明基材としてガラス板Ｇを用いているが、これに限定されるものではなく、透明樹脂板等を用いてもよい。
透明基材にガラス板Ｇを用いる場合、ガラス板Ｇは特に限定されるものではないが、例えば、通常使用されているソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス、高透過ガラス、風冷強化ガラス、化学強化ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス、低膨張結晶化ガラス、ゼロ膨張結晶化ガラス等を用いることが可能である。また、透明樹脂板を用いる場合は、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂等が挙げられる。
（金属膜）
金属膜は、透明基材側から順に、第１金属膜１、第２金属膜２、及び第３金属膜３とする。まず、本発明は金属膜の厚みの合計値を３０〜４０ｎｍとすることによって良好な日射透過率を実現した。厚みの合計値が４０ｎｍを超えると、日射透過率は良好になるが可視光線透過率が低下してしまい、また、斜めから見た時の反射色調に赤味を呈しやすくなる。また、３０ｎｍ未満だと、日射遮蔽機能が不十分になりやすい。
さらに本発明は、第２金属膜２を最も厚くし、他の金属膜に対する厚みの比を１．０１〜１．５５の範囲内とすることによって、日射透過率を損なうことなく可視光線透過率を向上させたものである。１．０１未満、及び１．５５を超えると可視光線透過率が不十分になる場合がある。
金属膜は、Ａｇを９０〜１００ｗｔ％含む金属膜を用いるのが好ましい。また、Ａｇ膜は熱や酸素等によって劣化しやすいため、耐熱性や化学的耐久性を向上させる目的で、膜中にＰｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｂｉ及びＮｉ等を含んでもよい。
第１金属膜１、第２金属膜２、及び第３金属膜３は、それぞれ第１誘電体膜１０、第２誘電体膜２０、及び第３誘電体膜３０の直上に形成されるのが好ましい。後述する各誘電体膜１０、２０、３０の好ましい構成では、最も上の層にシード層１３、２３、３３を有するため、当該シード層１３、２３、３３の直上にＡｇを有する金属膜を形成することによって、Ａｇ膜の結晶性が向上し日射遮蔽機能を高めることが可能となる。
（ブロッカー膜４）
上記の各金属膜は、直上にブロッカー膜４を形成するのが好ましい。ブロッカー膜４は、金属膜の上に各誘電体膜を形成する際、露出した状態の金属膜の直上に各誘電体膜２０、３０、４０を形成すると、該金属膜が酸素等により劣化してしまうことがあるため、この金属膜を保護する事を目的としたものである。ブロッカー膜４としては、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａｌ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｚｎ合金、及びＳｎ合金等が好ましい。また、該ブロッカー膜４は最終的に酸化や窒化によって速やかに透明になるものを用いると、可視光線透過率を必要以上に損なわずに済むため好適である。膜厚は特に限定するものではないが、通常幾何学膜厚で１〜５ｎｍ程度あればよい。また、可視光線透過率を損なわない為には極力厚みを薄くするのが好ましい。また、ブロッカー膜４とその上の誘電体膜との間に別の膜が介在してもよいが、各ブロッカー膜４の直上に、第２誘電体膜２０、第３誘電体膜３０、及び第４誘電体膜４０をそれぞれ設けるのが好適である。
（第１誘電体膜１０）
第１誘電体膜１０は、透明基材上に設けられる誘電体の膜であり、屈折率が２．４以上の層を含む２層以上の誘電体層からなり、該第１誘電体膜全体の平均屈折率が１．８〜２．０の範囲内となる膜である。屈折率が２．４以上の層を含まない場合や、膜全体の屈折率が１．８〜２．０の範囲内に入らない場合は、可視光線透過率が不十分になることがある。
また、第１ 誘電体膜１０は透明基材の直上に設けられるのが好ましい。

前記の第１誘電体膜を得るには、光学膜厚を１０５〜１４０ｎｍとするのが好ましい。
上記の膜厚の範囲外だと、全体の平均屈折率が１．８〜２．０の範囲内とならない場合がある。また、Ｔｉを含む酸化物からなる反射防止層１２を有し、該反射防止層１２の光学膜厚を５〜７０ｎｍとするのが好ましい。また、該第１誘電体膜１ ０は、該透明基材上から順に、Ｓｉを含む酸化物からなるパッシベーション層１１、前記Ｔｉを含む反射防止層１２、及びＺｎを含む酸化物からなるシード層１３を有するのが好ましい。

上記のパッシベーション層１１は、前述したようにＳｉを含む酸化物の誘電体を用いるのが好ましい。例えば透明基材にガラス板Ｇを用いた場合、ガラス板Ｇが加熱環境に置かれるとガラス板Ｇからアルカリ成分等が金属膜中へ拡散する可能性がある。そこで、該パッシベーション層１１を透明基材上、好ましくは透明基材の直上に設けることによって、金属膜の劣化を抑制することが可能となる。また、上記のＳｉを含む酸化物の誘電体としては、例えばＳｉＯ２を用いることが可能である。
パッシベーション層１１としては、Ｓｉを含む誘電体を用いることが可能であり、該誘電体はＡｌ、Ｚｒ、及びＴｉ等を該パッシベーション層１１の誘電体全体に対して０．１〜３０ｗｔ％含む合金であってもよい。該誘電体としては、例えばＳｉ又は上記Ｓｉ合金の酸化物、窒化物、酸窒化物が挙げられ、特にＳｉとＡｌとの合金酸化物は、成膜時の放電を抑制可能で緻密な構造な為、パッシベーション層としてのバリア性に優れるため好適である。ＳｉとＡｌの合金酸化物を用いる場合は、第１誘電体膜の屈折率を１．８〜２．０の範囲内とする為に、光学膜厚で１０〜１１０ｎｍとするのが好ましい。
上記の反射防止層１２は、前述したようにＴｉを含む誘電体を用いるのが好ましく、より好ましくはＴｉの酸化物を用いるのが好ましい。また、Ｔｉを含む酸化物は屈折率が２．４以上になり易く、安価で、機械的強度に優れており、紫外線を遮蔽する機能も有し、なおかつ各種ガスや水分と反応し難いため劣化しにくいことから、当該反射防止層１２を、第１誘電体膜が有する屈折率２．４以上の層とするのが好ましい。上記のような反射防止層１２を設けるによって、可視光線反射率を低くすることが可能となる。また、第１誘電体膜１０全体の平均屈折率を１．８〜２．０の範囲内とする為に、反射防止層１２の光学膜厚の下限値をより好ましくは１４ｎｍ以上としてもよい。また、Ｔｉ酸化物の他にも、屈折率を２．４以上とすることが可能であれば、Ｎｂ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物、及びそれらの混合酸化物等を用いてもよい。

上記の「Ｔｉを含む酸化物」としては、例えばＴｉＯ２や、Ｔｉに対してＳｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｚｒ又はＴａを０．１〜３０ｗｔ％含むＴｉ合金酸化物が挙げられる。また、上記のＮｂ酸化物としてはＮｂ２Ｏ５、Ｚｒ酸化物としてはＺｒＯ２、Ｔａ酸化物としてはＴａ２Ｏ５が挙げられる。
上記のシード層１３は、前述したようにＺｎを含む酸化物からなる誘電体を用いるのが好ましい。該シード層１３は、上記の金属膜にＡｇ膜を用いる場合、当該Ａｇ膜の形成時にＡｇの結晶成長を促進させるものである。Ａｇが結晶成長することによって、各種光学特性をより向上させることが可能となる。
シード層１３としては、Ｚｎを含む誘電体を用いることが可能であり、該誘電体はＡｌ、Ｇａ、及びＳｎ等を、誘電体全体に対して１〜４５ｗｔ％含む合金であってもよい。該誘電体としては、例えばＺｎ又は上記Ｚｎ合金の酸化物が挙げられ、特にＺｎＯ等のＺｎの酸化物は好ましい。また、該シード層１３は、光学膜厚で５〜２０ｎｍとするのが好ましい。５ｎｍ未満ではＡｇの結晶成長を促進させる効果が不十分になりやすく、また、２０ｎｍを超えるとシード層１３中に結晶粒界が存在することがあり、該結晶粒界から各種ガスや水分が浸入して金属膜を劣化させてしまうことがある。
前記第１誘電体膜１は、該透明基材上から順に、Ｓｉを含む酸化物からなるパッシベーション層１１、前記Ｔｉを含む酸化物からなる反射防止層１２、及びＺｎを含む酸化物からなるシード層１３を有するのが好ましい。前述したように透明基材側にパッシベーション層１１を設けることによって、基材側から金属層を劣化させる各種ガスや水分が浸入するのを防ぎ、また、シード層１３を設けることによって第１金属層１の結晶成長を促すことが可能である。さらに、パッシベーション層１１とシード層１３との間に反射防止層１２を設けることによって、第１誘電体膜１全体としての平均屈折率を所望の範囲内とし、目的とする光学特性を得ることが可能となる。
（第２誘電体膜２０、第３誘電体膜３０）
第２誘電体膜２０は、光学膜厚が１６５〜２０１ｎｍの範囲内に入る誘電体膜であり、主に可視光線の透過率や反射率、透過色調や反射色調に影響を及ぼす。特に本発明の日射遮蔽部材５５の場合、１６５ｎｍ未満だと可視光線透過率は上昇する一方で、特に正面から見た際の反射色調に赤味を呈するようになる。また、２０１ｎｍを超えると可視光線反射率が高くなり、結果的に透過率が低くなってしまうことがある。
第３誘電体膜３０は、光学膜厚が１４７〜１８２ｎｍの範囲内に入る誘電体膜であり、第２誘電体膜２０と同様に、主に可視光線の透過率や反射率、透過色調や反射色調に影響を及ぼす。特に本発明の日射遮蔽部材５５の場合、１４７ｎｍ未満だと可視光線反射率が高くなるために可視光線透過率が低くなりやすく、１８２ｎｍを超えると可視光線透過率が上昇する一方で、正面から見た時及び斜めから見た時の反射色調に赤味を呈するようになる。
第２誘電体膜２０及び第３誘電体膜３０は、各金属膜の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体を用いればよく、特に限定されるものではない。例えば、ＺｎＯ、ＺｎＡｌＯ、ＺｎＳｎＯ、ＺｎＧａＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩｎＳｎＯ、ＩｎＺｎＯ、Ｓｉ３Ｎ４、及びＳｉＡｌＮ等の屈折率が２．０前後の誘電体を用いることが可能である。なお、上記の合金酸化物や合金窒化物について、記載通りの成分比ではない場合も含むものとする。例えば「ＺｎＳｎＯ」はＺｎ：Ｓｎ：Ｏが必ずしも１：１：１ではない。上記の誘電体のうちＺｎ及びＳｎを含む酸化物からなる誘電体であるＺｎＳｎＯは緻密な膜構造を有することが知られており、金属膜を劣化させるガスや水分に対するバリア性に優れていることから、好適に使用することが可能である。
また、上記の第２誘電体膜２０及び第３誘電体膜３０は、第１誘電体膜１０と同様に、シード層２３、３３を有するのが好ましい。シード層２３、３３を有する場合は、上記のような誘電体膜２０、３０を便宜上反射防止層２２、３２とし、該反射防止層２２、３２上に該シード層２３、３３を設け、該シード層２３、３３の直上に第２金属膜２、第３金属膜３をそれぞれ設けるのが好ましい。また、シード層２３、３３は、前述した第１誘電体膜１０のシード層１３と同様のものを用いればよい。
（第４誘電体膜４０）
第４誘電体膜４０は、光学膜厚が７５〜１２０ｎｍの範囲内に入る誘電体膜であり、主に透過色調や反射色調に影響を及ぼす。特に本発明の日射遮蔽部材５５の場合、７５ｎｍ未満だと反射色調に赤味を呈するようになる。また、１２０ｎｍを超えると、可視光線透過率が低くなってしまうと考えられる。
第４誘電体膜４０は、前記第２誘電体膜２０等と同様に、各金属膜の屈折率と異なる屈折率を有する誘電体を用いればよく、特に限定されるものではない。また、第２誘電体膜２０及び第３誘電体膜３０と同様に、Ｚｎ及びＳｎを含む酸化物からなる誘電体を用いるのが好ましい。
また、第４誘電体膜４０は、本発明の日射遮蔽部材５５の最上層を含む膜であり、最上層に保護層４４を有するのが好ましい。保護層４４は積層膜５０の表面からの酸素等を防いで内部の金属膜が劣化するのを抑制する層である。例えばＳｉＯ２、ＳｉＡｌＯ等の誘電体を用いる事が可能である。
また、前記第４誘電体膜４０は、Ｔｉを含む誘電体からなる層を有し、該第４誘電体膜全体の平均屈折率が１．８５〜２．０５であるのが好ましい。Ｔｉを含む誘電体からなる層は、積層膜５０の機械的耐久性を向上したり、反射防止効果により可視光透過率を高めたりできるため好ましい。より好ましくはＴｉＯ２を用いるとしてもよい。だが、一方でＴｉを含む誘電体からなる層は屈折率が２．４以上になり易く、屈折率が高過ぎると透過色調や反射色調が赤味を呈しやすくなる。そのため、第４誘電体膜４０全体の平均屈折率が１．８５〜２．０５の範囲内となるように、前述した保護層４４や他の誘電体の層を併せて用いるのが好ましい。
また、図１では誘電体の層を下から反射防止層４２、反射防止層４２、及び保護層４４と記載している。図１のように、反射防止層４２を膜厚方向に２分割した２層構造とすると、層に生じる亀裂やクラックが伝播し難くなると考えられ、機械的強度の向上や化学的耐久性の向上が期待できるため好ましい。
３：日射遮蔽部材の製造方法
本発明の日射遮蔽部材５５の積層膜５０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することが可能である。また、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。以下にスパッタリング法を用いて形成する方法を記載する。なお、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
スパッタリング法による積層膜５０の形成は、各層の材料となるスパッタリング用のターゲットが設置された装置内を、透明基材を搬送させながら行う。装置内には層形成を行う真空チャンバーが設けられており、真空チャンバー内に上記のターゲットが設置された状態でスパッタリング時に用いる雰囲気ガスが導入され、該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、層の形成速度を変化させることで所望の膜厚とする方法や、基板の搬送速度を調節することで所望の膜厚とする方法などが広く用いられている。
前記誘電体膜１０、２０、３０、４０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雰囲気ガスのガス条件は特に限定するものでなく、例えばＡｒガス、Ｏ２ガス、及びＮ２ガス等から目的とする層に応じたガス種、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、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス以外の任意の第３成分を含んでも良い。
また、第２誘電体膜２０、第３誘電体膜３０、第４誘電体膜４０を形成する際は、上記各誘電体膜の直下にある各ブロッカー膜４を酸化や窒化、酸窒化によって透明にすることが可能になるように、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガス等の反応性ガス雰囲気中で成膜するのが好ましい。
金属層１、２、３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。この時導入する雰囲気ガスにはＡｒガスを用いるのが好ましいが、Ａｇ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。
ブロッカー膜４を形成する場合、使用するターゲットは適宜選択すればよく、導入する雰囲気ガスにはＡｒ等の不活性ガスを用いればよい。またこの時、ブロッカー膜４は従来通り後工程で酸化や窒化が可能な程度の膜厚にする。
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、直流電源にパルスを印加した電源又は交流電源を用いるのが好ましい。
４：実施形態
本発明の日射遮蔽部材５５は、透明基材にガラス板Ｇを使用し、別途ガラス板を組み合わせて、合わせガラスとするのが好ましい。特に、可視光線透過率を７４％以上とすることが可能である為、合わせガラスにした場合でも視認性を大きく損なわないと考えられる。また、単板で使用したり複層ガラスに組み込んだりして、建物用の窓材として有用である。
以下に透明基材の厚みが２ｍｍのとき、該日射遮蔽部材５５の可視光線透過率を７４％以上、日射透過率を３８％以下、正面から見た時と斜めから見た時のどちらでも透過色調、基材面反射色調、及び膜面反射色調のａ＊を＋３未満とすることが可能な日射遮蔽部材５５の好適な実施形態を記載する。
（実施形態１）
実施形態１の構成を以下に記載する。また、表１には積層膜５０の各層の膜厚を記載する。表１の番号は図１の符号に対応しており、誘電体膜の膜厚は光学膜厚（ｎｍ）、金属膜とブロッカー膜の膜厚は幾何学膜厚（ｎｍ）を記載する。
なお、「ＺｎＳｎＯ」「ＺｎＡｌＯ」等の合金酸化物は、前述したように必ずしもＺｎ：Ｓｎ：Ｏ＝１：１：１となるものではない。また、膜厚が０の場合は、該当する層を形成していないものとする。また、ＳｉＡｌＯ層はＳｉにＡｌを１０ｗｔ％含有する層、ＺｎＡｌＯ層はＺｎにＡｌを２ｗｔ％含有する層、及びＺｎＳｎＯ層はＺｎにＳｎを５０ｗｔ％含有する層、とする。また、ブロッカー膜４の「Ｔｉ膜４」は、ブロッカー膜４を形成時の膜を記載するものであり、該ブロッカー膜４の上に誘電体膜を形成すると酸化されるものとする。
ソーダライムガラス板Ｇ（厚み２ｍｍ）／ＳｉＡｌＯ層１１／ＴｉＯ２層１２／ＺｎＡｌＯ層１３／Ａｇ膜１／Ｔｉ膜４／ＺｎＳｎＯ層２２／ＺｎＡｌＯ層２３／Ａｇ膜２／Ｔｉ膜４／ＺｎＳｎＯ層３２／ＺｎＡｌＯ層３３／Ａｇ膜３／Ｔｉ膜４／ＺｎＳｎＯ層４２／ＴｉＯ２層４２／ＳｉＡｌＯ層４４
Figure 0006853486
また、上記例１〜１０の第１誘電体膜１０と第４誘電体膜４０の全体の平均屈折率、金属膜１、２、３の合計膜厚、第１金属膜１に対する第２金属膜２の比率、及び第３金属膜３に対する第２金属膜２の比率を以下表２に示す。なお、ＴｉＯ２層の屈折率は２．４６、ＺｎＳｎＯ層の屈折率は２．０５、ＺｎＡｌＯ層の屈折率は１．９９、及びＳｉＡｌＯ層の屈折率は１．５２である。
Figure 0006853486
実施形態１の例１〜例１０について、各光学特性を以下表３に記載する。表３の「膜面」とは、積層膜５０側の反射、「基材面」とはガラス板Ｇ側の反射を示すものである。また、「１０度」「６０度」とは、面に対する垂直線を０度とした時、１０度、６０度に傾いた方向での透過色調や反射色調を示すものである。
Figure 0006853486
以上より、実施形態１は透明基材の厚みが２ｍｍのとき、日射遮蔽部材５５の可視光線透過率を７４％以上、日射透過率を３８％以下、正面から見た時と斜めから見た時のどちらでも透過色調、基材面反射色調、及び膜面反射色調のａ＊を＋３未満とすることが可能である。
（比較形態１）
前述した実施形態１と同様の層を用いて膜厚を変えた比１〜比９を表４に記載する。また、上記の表２と同様に表５に第１誘電体膜１０と第４誘電体膜４０の全体の平均屈折率、金属膜１、２、３の合計膜厚、第１金属膜１に対する第２金属膜２の比率、及び第３金属膜３に対する第２金属膜２の比率を示す。また、表４の各種光学特性を表６に記載する。
Figure 0006853486
Figure 0006853486
Figure 0006853486
以上より、比較形態１は可視光線透過率が７４％に満たないものや、日射透過率が３８％を超えるものが見られる。また、上記の透過率が十分でも透過色調や反射色調が赤味を帯びてしまうものがあり、本願発明の目的に適さない。
（比較形態２）
比較形態２を以下に記載する。（ ）内には膜厚を記載する。また、誘電体膜は光学膜厚（ｎｍ）、金属膜とブロッカー膜は幾何学膜厚（ｎｍ）をそれぞれ記載する。なお、ＳｉＡｌＯ層はＳｉにＡｌを１０ｗｔ％含有する層、ＺｎＡｌＯ層はＺｎにＡｌを２ｗｔ％含有する層、及びＺｎＳｎＯ層はＺｎにＳｎを５０ｗｔ％含有する層、とする。また、ブロッカー膜４の「Ｔｉ膜４」は、ブロッカー膜４を形成時の膜を記載するものであり、該ブロッカー膜４の上に誘電体膜を形成すると酸化されるものとする。
ソーダライムガラス板Ｇ（厚み２ｍｍ）／ＺｎＳｎＯ層（６１．８）／ＺｎＡｌＯ層（２０．１）／Ａｇ膜（１３．１）／Ｔｉ膜（０．２）／ＺｎＡｌＯ層（２０．５）／ＺｎＳｎＯ層（１２６．６）／ＺｎＡｌＯ層（２０．５）／Ａｇ膜（１２．６）／Ｔｉ膜（０．２）／ＺｎＡｌＯ層（１８．６）／ＺｎＳｎＯ層（１１４．７）／ＺｎＡｌＯ層（１８．６）／Ａｇ膜（１１．９）／Ｔｉ膜（０．２）／ＺｎＡｌＯ層（２０．１）／ＺｎＳｎＯ層（６２）／ＳｉＡｌＯ層（１５１．７）
上記比較形態２において、金属膜の合計膜厚は３７．６ｎｍ、第１金属膜１に対する第２金属膜２の比率は０．９６、第３金属膜３に対する第２金属膜２の比率は１．０７、第１誘電体膜１０の全体の平均屈折率は２．０３、及び第４誘電体膜４０の全体の平均屈折率は１．６７である。
当該比較形態２の各種光学特性を表７に示す。
Figure 0006853486
比較形態２は第１誘電体膜１０に屈折率が２．４以上となる層を含まないものであり、可視光線透過率が著しく不足する。
また、図２に実施形態及び比較形態の可視光線透過率と日射透過率をプロットした図を、図３に１０度の透過色調ａ＊と６０度の透過色調ａ＊をプロットした図を、図４に１０度の膜面反射色調ａ＊と６０度の膜面反射色調ａ＊をプロットした図を、図５を１０度の基材面反射色調ａ＊と６０度の基材面反射色調ａ＊をプロットした図を、それぞれ示す。
図３より、実施形態及び比較形態は、いずれも正面から見た場合及び斜めから見た場合に透過色調の赤味を低減可能である。また、図２では、比較形態１、３、４が可視光線透過率及び日射透過率が実施例相当であることが示されているが、図４、５より、比較形態１、３、４は膜面反射色調や基材面反射色調が赤味を帯びることがわかる。従って、図２〜図５より、実施形態は可視光線透過率及び日射透過率が所望の値を示し、さらに透過色調や反射色調の正面から見た時及び斜めから見た時の赤味を低減するものであり、比較形態は実施形態の光学特性や外観を満たさないと言える。
Ｇ：ガラス板、１：第１金属膜、２：第２金属膜、３：第３金属膜、４：ブロッカー膜、１０：第１誘電体膜、１１：パッシベーション層、１２：反射防止層、１３：シード層、２０：第２誘電体膜、２２：反射防止層、２３：シード層、３０：第３誘電体膜、３２：反射防止層、３３：シード層、４０：第４誘電体膜、４２：反射防止層、４４：保護層、５０：積層膜、５５：日射遮蔽部材

Claims (7)

  1. 透明基材上に、順に、第１誘電体膜、第１金属膜、第２誘電体膜、第２金属膜、第３誘電体膜、第３金属膜、及び第４誘電体膜が積層された日射遮蔽部材において、
    該第１誘電体膜は、屈折率が２．４以上の層を含む２層以上の誘電体層からなり、該第１誘電体膜全体の平均屈折率が１．８〜２．０の範囲内となるものであり、
    該第２誘電体膜は、光学膜厚が１６５〜２０１ｎｍであり、
    該第３誘電体膜は、光学膜厚が１４７〜１８２ｎｍであり、
    該第４誘電体膜は、光学膜厚が７５〜１２０ｎｍであり、
    該第１金属膜、第２金属膜、及び第３金属膜の幾何学的膜厚が合計で３０〜４０ｎｍであり、
    該第２金属膜の幾何学的膜厚は、該第１金属膜及び該第３金属膜のそれぞれの幾何学的膜厚に対して１．０１〜１．５５の範囲内となることを特徴とする日射遮蔽部材。

  2. 前記第１誘電体膜はＴｉを含む酸化物からなる反射防止層を有し、該反射防止層の光学膜厚が５〜７０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の日射遮蔽部材。
  3. 前記第２誘電体膜、第３誘電体膜、及び第４誘電体膜は、Ｚｎ及びＳｎを含む酸化物からなる誘電体をそれぞれ有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の日射遮蔽部材。
  4. 前記第１誘電体膜は、該透明基材上から順に、Ｓｉを含む酸化物からなるパッシベーション層、前記Ｔｉを含む酸化物からなる反射防止層、及びＺｎを含む酸化物からなるシード層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の日射遮蔽部材。
  5. 前記第１誘電体膜は、光学膜厚が１０５〜１４０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項４のいずれかに記載の日射遮蔽部材。
  6. 前記第４誘電体膜は、Ｔｉを含む酸化物からなる誘電体の層を有し、該第４誘電体膜全体の平均屈折率が１．８５〜２．０５であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の日射遮蔽部材。
  7. 前記日射遮蔽部材の透明基材が厚み２ｍｍのガラス板であって、該ガラス板のガラス表面に対する垂直方向から１０°及び６０°傾いた位置において、ＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間に準拠して得られる透過光及び反射光のａ＊が＋３未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の日射遮蔽部材。

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