JPH01234557A

JPH01234557A - 熱線反射板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH01234557A
Application number: JP6299788A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Nakai; 日出海中井; Katsuhisa Enjoji; 勝久円城寺
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1989-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は金属窒化物薄膜を付着させた熱線反射板、及び
その製造方法、特に、装飾的に美しい外観色を有する金
属窒化物薄膜を付着させた熱線反射ガラス、及びその安
定的な製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、建築物や自動車の冷房負荷の軽減を目的に熱線吸
収ガラスや熱線反射ガラスが広く用いられてきている。

ここで熱線吸収ガラスとは種々の金属酸化物を着色成分
として含有するものであり、可視光および近赤外光線を
吸収することにより太陽エネルギーを遮断しようとする
ものである。−方、熱線反射ガラスはガラス板の表面に
金属や金属化合物の薄膜を被覆したものであり熱線吸収
ガラスよりも可視光および近赤外光線の反射率が高く外
観色や反射映像が美しいことから好まれできている。こ
のような熱線反射ガラスの製造方法としては、金属酸化
物を焼付ける方法と、真空中で金属や金属化合物をスパ
ッタリングする方法がある。特にスパッタリングによっ
て得られる熱線反射ガラスは、金属酸化物を焼付けて得
られるものよりさらに反則率が高く、その熱線反射能と
美しい外観から近年著しく普及しつつある。その製造方
法であるところの、スパッタリング法は１０−３から１
０−２Ｔｏｒｒの圧力に保持した真空槽内に、カソード
として薄膜を形成しようとする金属もしくは金属化合物
を設置し、そのカソードと真空槽の間に直流もしくは高
周波の電力を供給し、真空槽内に存在する気体が陰極に
向かって電気的に引き寄せられ衝突する際にはじきとば
される金属原子を、陰極に対向する位置に設置しておい
た基板に付着させるという技術である。特に建築物や自
動車の窓ガラスの用途に対しては、大きな基板を用いる
ので、技術的な問題からもっばら直流スパッタリング法
が用いられている。この場合前記した真空槽内にアルゴ
ンのごとき不活性ガスを導入しておくと、基板」−に、
金属の薄膜を付着させることができる。一方、真空槽内
に酸素や窒素のような反応性のガスを導入しておくと、
基体上に金属の酸化物や窒化物の薄膜を付着させること
ができる。このようにして、スパッタリング法により熱
線反射板として有用な金属や金属化合物膜を形成するこ
とが行なわれてきた。金属化合物としては前記したよう
に酸化物や窒化物が主として考えられるが、特に周期律
表の■族、■族に属する遷移金属の窒化物は近赤外光線
域において金や銀のごとき貴金属と同等の熱線反則能を
有しており、特に有望で既に実用化されてきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来のスパッタリング法による熱線
反射ガラスの製造においては、特に金属化合物薄膜を形
成する際に２つの大きな問題がある。第１の問題点は金
属化合物を構成する元素の割合が一定しないという問題
がある。形成しようとする金属化合物を例えば窒化チタ
ンとすると、スパッタリングの状態の変化により、分析
にするとＴｉ＋　ＴｉｚＮ＋　ＴｒＮｏ、ｑ、　Ｔｉ１
１等ＴｉＮＸ（ここでＸ−〇〜１．０）という種々の比
率でチタンと窒素が化合した分子の混合物である場合が
ほとんどである。

従って望ましい特性の窒化チタンの薄膜を形成するため
にはスパックリングの条件を厳密に制御しなければなら
なかった。それば、たとえば真空槽に導入する窒素ガス
の景、分圧、投入する電力などであり、これらの条件が
適切でないと異なる特性の薄膜になってしまうという重
大な問題点があった。

また、第２の問題点は薄膜を生成する速度が遅いという
問題である。これはカソードに設置した金属の表面が、
反応性ガスとの反応によって化合物を形成し基板上に形
成すべき金属化合物を構成する金属を、効率的にスパッ
タリングできなくなるためである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解消するためになされたものであ
って、本発明はガラス又は合成樹脂等の透明基板上に透
明金属窒化物薄膜を形成させた熱線反射板において、該
透明金属窒化物薄膜を真空アーク蒸着法により形成した
ことを特徴とする熱線反射板であり、本発明は前記熱線
反射板を製造する方法であって、真空槽内にカソードと
基板載置テーブルとを設け、該カソードの表面には該テ
ーブル上に載置した透明基板に付着させる金属窒化物薄
膜を構成する金属を設けると同時に、該真空槽内を減圧
された窒素雰囲気にして、該真空槽と該カソードとの間
に電流を流してアーク放電を生じさせることにより、該
カソード上の金属を蒸発させて該透明基板上に該金属窒
化物薄膜を形成する熱線反射板の製造方法である。

本発明において、金属窒化物としては導電性のあるもの
が用いられ、例えば窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒
化ハフニラｌ、及び窒化クロムが好んで用いられ、熱線
反射能の観点から窒化チタンと窒化ジルコニウムが特に
優れている。

本発明において、真空アーク蒸着法は、スパッタリング
が気体の放電現象中のグロー放電領域を利用するものに
対しアーク放電を利用するものである。スパッタリング
はグロー放電によりカソードからばしきだされる原子を
基板に付着させるのに対し、アーク蒸着はアーク放電に
よりカソードより蒸発する物質を基板に何着するもので
ある。

本発明においては透明基板の金属窒化物薄膜の付着され
る面にあらかじめ透明金属薄膜の熱線反射特性をもつ薄
膜、あるいは酸化錫、酸化インジウム、及び酸化錫を含
む酸化インジウム等の透明導電薄膜を付着しておくこと
もできる。

〔作　用〕

本発明は金属窒化物薄膜を真空アーク蒸着法により形成
するため、スパッタリングによるグロー放電によりカソ
ードよりばしきだされる原子を基板に付着するのではな
くカソードより蒸発する物質を基板に付着するものであ
るので、薄膜形成時による真空槽内の諸条件に鈍感とな
り金属と窒素の比がほぼ一定の薄膜の形成が安定的に再
現よくでき、また極めて短時間のうちに薄膜の形成がで
きる。

以下に本発明の実施例について詳ｊボする。

〔実施例１〕第１　［ａは本発明を実施する真空成膜装置の概略図で
あり、この装置は一体のアースされた真空槽（１）を真
空ポンプ（図示しない）により排気し、真空槽（１）の
側面に電気絶縁体（２１，（３１を介してアーク放電用
カソード（４１、（５１を設置し、直流電源（６１，ｆ
７１にスイッチ（８１，（９＋を介して接続している。

真空槽（１）の上部にはバルブθ０）を備えたガス供給
管α０を通じて窒素やアルゴンなどのガスが供給できる
ようになっている。加えてアーク放電用カソード近傍に
は、アーク放電を生起させるためのトリガーａ２）。

０３１がスイッチＱ４１．０５１を介して直流電源（６
）、　（７＋に接続されている。アーク放電用カソード
（４）にはチタンを蒸着ソースとして取付けた。基板テ
ーブル（１６）にソーダ石灰ガラス基板０７）をセソ１
へした。そして真空槽（１）内を５　Ｘ　１０−５Ｔｏ
ｒｒの圧力に排気した後、ガス導入管のバルブ００）を
開にして導入管より窒素ガスを供給し真空槽（１）内の
圧力を５　Ｘ　１０−′３Ｔｏｒｒに調節した。基板テ
ーブルθ６）はこれを回転させるモータ（図示しない）
に接続されており、１０秒間に１回転の速度で回転させ
た。次いでスイッチ（８）をオンにして、更にスイッチ
圓をオンにしてトリガー（１２＋によりアーク放電を生
起させ後、スイッ千〇４１をオフにし、カソード（４）
の電流を１００Ａにしてアークを持続させた。そして、
４５秒間放電を継続させた後、スイッチ（８）をオフと
し放電を終了した。このようにして、第３図に示したよ
うな、ガラス基板上０７）に窒化チタンの薄膜（３０）
を形成した。基板テーブルの回転、ガスの供給を停止し
た後槽内を大気圧に戻した。そして、真空槽ｆ１．）を
開き、被膜されたガラス基板を取り出した。この試料１
を表面粗さ計により薄膜の厚味を測定したところ６００
人であった。分光光度計を用いて光学特性を測定した結
果、可視光線透過率が９．７％、可視光線反射率が２８
．４％、ＣＩ　Ｂ　１．９７６によるＬｉｉａｍｂｍ色
空間で、Ｌ”　＝６０．４．ａ”　＝１．Ｏ。

ｂ”＝２２．７の美しいゴールド色を呈するガラスが得
られた。近赤外光線の反射率は、第２図に示したごとく
きわめて良好であった。

以上と全く同様にして試料２〜４を作り、再現性を評価
した。その結果を第１表にした。

第　　　１　　　表〔実施例２〕実施例１と同様の手順を用いて、放電の時間だけを４５
秒間から］８０秒間に延長することにより、ガラス基板
上に約２，４００人の窒化チタンの薄膜を形成した。こ
のＦＡｔ　ＨＡをＸ線ブイフラクトメーターを用いて回
折パターンを得たところ、ＴｉＮという化合物の＜１１
１）面及び（２２２）面のピークだけが観測され、金属
ＴｉやＴｉＪという化合物に帰属されるピークは全く認
められなかった。

同一の実験をさらに２回繰り返したが、いずれの薄膜か
らも、ＴｉＮという化合物の（１１１）面及び（２２２
）面のピークだけが観測された。なお、これらのピーク
の固定にばＡＳＴＭによるＪＣＰＤＳカードを用いた。

〔実施例３〕実施例１に示したのと同一の手順で、ガラス基板０７）
を基板テーブル０６）の上にセットした。真空槽内を５
　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒの圧力に排気した後、ガス導入
管のバルブ００）を開にして、導入管よりアルゴンガス
を供給し、真空槽内の圧力を５　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒ
に調節した。次いで基板テーブルを１０秒間に１回転の
速度で回転させた。次いで、スイッチ（８）をオンにし
、更にスイッチ０４）をオンにしてトリガー０２）によ
りアーク放電を生起させた後、スイッチ０４）をオフに
し、カソード（４）の電流を１０ＯＡにして１０秒間放
電を継続させた後、スイッチ（８）をオフとし放電を終
了した。以上の操作により、ガラス基板（Ｉ７）上、チ
タンの薄膜（４１）を形成した。次いでバルブａωを閉
してアルコンガスの供給を停止し、再び真空槽内が５　
Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒの圧力になるまで排気した。その
後、ガス導入管バルブθＯ）を開にして、導入管より今
度は窒素ガスを供給し、真空槽内の圧力を５　Ｘ　１０
−３Ｔｏｒｒに調節した。次いでスイッチ０９）をオン
とし、バイアス電源θ８）から−２００Ｖのバイアス電
圧を、チタンの薄膜（４１）が形成されたガラス基板０
ηに印加した。そうして、スイッチ（８）をオンにし、
トリガーθ乃によりアーク放電を生起させた後、スイッ
チ（１４１をオフにしてカソード（４）の電流を１０Ｏ
Ａでアーク放電を生起させた。

４５秒間放電を継続させた後、スイッチ（８）をオフと
して放電を終了した。このようにしてチタンの薄膜（４
１）の上に窒化チタンの薄膜（４２）を形成した。

基板テーブルの回転、ガスの供給を停止した後、真空槽
内を大気圧にした。真空槽を開き被覆されたガラス基板
を取り出した。第４図はこのようにして得られた熱線反
射板の断面図である。表面粗さ計により薄膜の厚味を測
定したところ７５０人であった。目視によれば、薄膜が
付着した方の外観は美しいゴールド色であったが、薄膜
が付着していない側からの外観は灰色がかった紫色であ
った。

〔実施例４〕実施例１に示したのと同一の手順で、ガラス基板０７）
を基板テーブル（１６＋の上にセソトシた。第１図にお
いて、アーク放電用カソード（５）には酸化スズを含む
酸化インジウムからなる蒸着ソースを取付けた。カソー
ド（４）の表面をアルミニウム箔で覆った。真空槽内を
５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの圧力に排気した後、ガス導
入管のバルブ００）を開にして導入管よりアルボッ９５
体積％、酸素５体積％からなる混合ガスを供給し、真空
槽内の圧力を５　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒに調節した。次
いでスイッチ（９）をオンにし、更に１〜リガー０３）
をオンにして１−リガー０３）によりアーク放電を生起
させた後、スイッチα５）をオフにし、カソード（５）
の電流を１８０Ａにしてアーク放電を維持させた。１０
秒間放電を継続させた後、スイッチ（９）をオフとして
放電を終了した。以上の操作により、ガラス基板α７）
上に酸化スズを含む酸化インジウム（５１）の薄膜から
なる透明導電膜を形成した。

次いでバルブ（１０）を閉してガスの供給を停止し真空
槽内を大気圧にした後、真空槽を開いた。カッ−ド（４
）を覆っていたアルミニウム箔を取りはずしかわって新
たなアルミニウム箔を用いてカソード（５）の表面を覆
った。真空槽を閉めて再び５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒの圧力
まで排気した。そうしてガス導入管のバルブ００１を開
にして真空槽内の圧力を５ｘ１ｏ−３Ｔｏｒｒに調節し
た。次いで実施例３で述べた手順により一２００■のバ
イアス電圧を負荷したガラス基板に、窒化チタンの薄膜
（５２）を形成した。第５図はこのようにして得られた
熱線反射板の断面図である。このようにして得た薄膜の
厚味を表面粗さ計により測定したところ８００人であっ
た。目視によればガラス基板のどちらの側からめても、
美しいゴールド色を呈していた。

以上実施例１、実施例３及び実施例４で得られた薄膜イ
」きガラスをテーバ−耐摩耗試験機（米国テレダインテ
ーパー社製）を用いて、軟質ゴムと摩耗剤からなるホイ
ールにより、薄膜の面に５００ｇの加重をかけた状態で
、１秒間に１回転の速度で５分間、回転摩耗を加えた。

この摩耗試験の前後での薄膜付きガラスの可視光透過率
を測定し比較した。結果を第２表に示した。

第　　　２　　　表以上の実施例では金属窒化物として窒化チタンを用いた
が、窒化ジルコニウムの場合も良好な特性の熱線反射ガ
ラスが得られた。

〔作　用〕

以上のように、本発明によれば、反応性スパッタリング
法によるものに比べて金属と窒素の比がほぼ一定な金属
窒化物薄膜付着熱線反射板を再現よく、得ることができ
、しかも１０倍以上の速さで製造できる。また、本発明
により製造される金属窒化物ＦｊＪｌ］Ｕ付着熱線反射
板は金属と窒素の比が一定となるため外観色が安定する
と同時に、薄膜の付着力が高められ、耐摩耗性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明を実施するための装置の概略断面図、第２図は本発
明の熱線反射ガラスの反射特性図、第３図乃至第５図は
本発明により得られた熱線反射板の断面図である。尚、図面中（１）は真空槽、（２１，（３１は電気絶縁
体、（４］、　＋５１はアーク放電用カソード、（６）
、　（７１はアーク放電用直流電源、（８１，（９１は
スイッチ、００）はバルブ、００はガス導入管、０乃、
α３）はアーク放電を生起させるトリガー、θ４１．　
ＱＳ）ばトリガー用スイッチ、０６）は基板テーブル、
０７１は基板ガラス、（１８１はバイアス用直流電源、
０９）はスイッチである。また（３１）　、　（４２）
　。（５２）は窒化チタンの薄膜、（４１）は金属チタンの
薄膜、（５１）は酸化スズを含む酸化インジウムからな
る透明導電性薄膜である。第２図第３図第４図第５図眠９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス又は合成樹脂等の透明基板上に透明金属窒
化物薄膜を形成させた熱線反射板において該透明金属窒
化物薄膜を真空アーク蒸着法により形成したことを特徴
とする熱線反射板。
（２）前記透明基板と前記透明金属窒化物薄膜との間に
透明金属膜等の熱線反射特性をもつ薄膜を介在させた特
許請求の範囲第１項に記載の熱線反射板。
（３）前記透明基板と前記透明金属窒化物薄膜との間に
透明導電薄膜を介在させた特許請求の範囲第１項に記載
の熱線反射板。
（４）前記透明導電薄膜が酸化錫、酸化インジウム、及
び酸化錫を含む酸化インジウムの少なくともいずれか一
種である特許請求の範囲第３項に記載の熱線反射板。
（５）前記透明金属窒化物薄膜が窒化チタン、窒化ジル
コニウム、窒化ハフニウム、及び窒化クロムのいずれか
からなる特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
記載の熱線反射板。
（６）真空槽内にカソードと基板載置テーブルとを設け
、該カソードの表面には該テーブル上に載置した透明基
板に付着させる金属窒化物薄膜を構成する金属を設ける
と同時に、該真空槽内を減圧された窒素雰囲気にし、該
真空槽と該カソードとの間に電流を流してアーク放電を
生じさせることにより、該カソード上の金属を蒸発させ
て該透明基板上に該金属窒化物薄膜を形成する熱線反射
板の製造方法。
（７）前記透明基板の金属窒化物薄膜が付着される面に
あらかじめ透明金属薄膜又は透明導電薄膜を付着した特
許請求の範囲第６項に記載の熱線反射板。
（８）前記金属がチタン、ジルコニウム、ハフニウム、
及びクロムのいずれかである特許請求の範囲第６項また
は第７項の熱線反射板。