JPH01314163A - 熱線遮断ガラス - Google Patents

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、熱線遮断ガラスに関するものである。

［従来の技術］ 従来から、窓ガラスを通して建物の室内に流入する太陽
エネルギーを遮断して室内の温度上界を抑え、冷房負荷
を軽減するために熱線、遮断ガラスが使われている。従
来の熱線遮断ガラスとしては、スプレー法、ＣＶＤ法、
あるいは浸漬法などで酸化チタン、酸化錫などの酸化物
薄膜をガラス上に数百人形酸したものが知られている。

最近では、スパッタリング法により酸化物ばかりでなく
、金属や窒化物などの薄膜が大面積に自由に形成できる
ようになった。このため、クロムやチタンなどの遷移金
属の単層膜系、金属／酸化物膜、あるいは窒化物膜／酸
化物膜の２層膜系、または酸化物膜／窒化物膜／酸化物
膜、あるいは酸化物膜／金属／酸化物膜の３層膜系、あ
るいはそれ以上の多層膜構成の熱線遮断ガラスも使われ
るようになってきた。

単層膜と異なり、３層、またはそれ以上の多層膜構成の
熱線遮断ガラスは、干渉を利用することで反射率や反射
色調をかなり自由に選択することが可能である。このた
め、意匠性を重視する建築用に需要が伸びている。

この他に、Ｌｏｗ−Ｅガラス（低放射率ガラス）と呼ば
れ、室内からの熱線を反射することにより室内の温度の
低下を防ぎ、暖房負荷を軽減するための熱線反射ガラス
も知られている。

これは、酸化膜／　Ａ　ｇ　／酸化膜、あるいは酸化膜
／　Ａ　ｇ　／酸化膜／Δｇ／酸化膜の構成の積層膜を
有し、主に寒冷地で用いられている。しかし、Ａｇ膜を
使用しているので耐久性に劣る。

このため５合わせガラスか複層ガラスのかたちで積層膜
が外部に露出しない様にして用いられる。このＬｏｗ−
Ｅガラスは、太陽光の熱線遮断効果も有するため、一部
の自動車ガラスにもこの目的で採用されている。

［発明の解決しようとする課題］ 従来のスプレー法、ＣＶＤ法、浸漬法などで酸化チタン
や酸化錫などの酸化物膜をガラス上に形成した熱線遮断
ガラスは、低コストで生産性良く製造できる反面、最近
のスパッタリング法によって形成された金属又は合金系
の単層又は多層系の熱線遮断ガラスと比べると、熱線遮
断性能がやや劣ること、又、酸化錫は酸に弱く、化学的
安定性が十分でないという問題点を有していた。

又、クロムやチタンなどの遷移金属の単層膜系熱線遮断
ガラスは、一般に可視光線反射率Ｒｖが１０〜５０％と
高−く、反射色もデザイン面からブロンズ、ブルー、グ
リーン、グレー、ゴールド、シルバーなどの色がついて
いる・又・可視光線透過率Ｔｖも１０〜６０％と低い。

このため、自然な色、即ちニュートラル色で低い反射率
、且つ７０％以上の可視光線透過率が要求される自動車
用や一般家庭の窓ガラスに応用するには、不適当であっ
た。又、かかる金属の単層膜では、耐擦傷性、耐化学的
安定性といった耐久性もあまり十分でなく、自動車用な
ど、使用環境も厳しい用途には単板で用いることは不可
能であった。

又、前述したタイプのＬｏｗ−Ｅガラスは、比較的ニュ
ートラルな反射色を有し、７０％以上の可視光線透過率
を有するが、Ａｇ膜を用いているので耐擦傷性が不十分
な為、単板では使用できず、必ず合せガラス化あるいは
複層ガラス化しなければならないという難点があった。

又、従来の金属／酸化物膜や窒化物膜／酸化物膜などの
２層系の熱線遮断ガラスにおいては、ニュートラルな色
調、耐久性、高透過率、低反射率を有するものは得られ
ていなかった。

又、チタン、ジルコニウム、クロムなどの金属、又はこ
れらの金属の窒化物からなる膜を高屈折率酸化物膜で挟
んだ３層構成の熱線遮断ガラスも；十分に良好な熱線遮
断性能を有しており、酸化物膜の厚みを調整し、光の干
渉を利用して可視光の反射率を抑えて可視光線透過率を
７０％以上にすることが可能であり、最外層が酸化物膜
であるため、耐久性も優れているので単板の熱線遮断ガ
ラスとして好適ではあるが、光の干渉によってブルー、
ピンク、あるいは黄色などの色を帯びてしまい、自然で
ニュートラルな外観が得られにくいという問題を有して
いた。

このように、単板で使用できる程度の高耐久性を有し、
可視光線透過率が高く、特に自動車の窓ガラスとして使
用できる様７０％以上であつ色 て、透過＋、反射色共にニュートラルな熱線遮断ガラス
は得られていなかった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、透明基板上に熱線吸収膜、酸化物膜の少なくとも２層
が順次積層された熱線遮断ガラスであって、該酸化物膜
が空気側最外層であり、かつ２．０以下の屈折率を有す
ることを特徴とする熱線遮断ガラスを提供するものであ
る。

第１図は本発明の熱線遮断ガラスの一例の断面図を示し
たものであり、ｌは透明基板、２は・熱線吸収膜、３は
屈折率が２．０以下である酸化物膜を示す。

本発明における最も大きな特徴は、空気側最掬 外層に屈折率が２．０以下である酸＋ｈを形成すること
である。空気側最外層の酸化物膜の屈折率が２．０を超
えると、可視光線反射率が大きくなり、その結果可視光
線透過率が低くなり、７０％以上の可視光線透過率が容
易に得られにくくなφ。従って、酸化物膜３の屈折率は
２．０以下、好ましくは　１．８以下、特に　１．７以
下が望ましい。

かかる酸化物膜３の膜材料としては、耐久性が高く、屈
折率が２．０以下であれば特に限定されないが、硼素又
は珪素のうち少なくとも一種とジルコニウムとを含む酸
化物、酸化錫、あるいは酸化珪素などが好適な例として
挙げられる。

硼素又は珪素のうち少なくとも一種とジルコニウムとを
含む酸化物膜は、非晶質であるため、耐摩耗性が大変良
好であるばかりでなく、耐酸性、耐アルカリ性も優れて
いるので、特に高耐久性が要求される用途に最適である
。硼素、珪素、ジルコニウムの含何割合は特に限定され
ないが、硼素又は珪素の含有割合があまり少ないと屈折
率が２．０を超えてしまい、、可視光線透過率が７０％
以上の熱線遮断ガラスが得られにくくなってしまう為、
硼素又は珪素、あるいは両者の合計量はジルコニウム　
１００部に対して原子比で１部以上、好ましくは３部以
上、特に５部以上であることが望ましい。これより少な
いと、膜の非晶質化が十分でなくなり、耐摩耗性も低下
してしまう。一方、硼素又は珪素、あるいは両者を合わ
せた含有割合が増加する程。

膜の屈折率が下がるので、特に含有割合の上限は制限さ
れるものではないが、ジルコニウム１００部に対して原
子比で２０００部以下、好ましくは１０００部以下、特
に５００部以下であることが望ましい。これより含有割
合が大きいと、化学的安定性が不十分となる。硼素又は
珪素のうち少なくとも一種とジルコニウムとを含む酸化
物膜は、ジルコニウム、硼素、珪素の混合物、硼化ジル
コニウム、あるいはこれらの混合物等の焼結ターゲット
から直流を用いた反応性スパッタリング法で容易に大面
積のコーティングが可能であるので、自動車用、建築用
等の用途に好適である。

酸化錫は、屈折率が１．９と比較的大きいことと、耐酸
性がやや十分でないという点はあるが、その他の点では
優れた性能を有しており、又、直流スパッタリング法で
コーティングできるので、大面積で耐酸性があまり要求
されない用途に適する。

又、酸化珪素は、耐アルカリ性がやや十分でないという
点はあるが、屈折率が約１．５と低く、耐摩耗性、耐擦
傷性も非常に優れているため、特に低反射性が要求され
る用途には最適である。

以上、本発明の熱線遮断ガラスの空気側最外層の酸化物
膜３として、硼素又は珪素のうち少なくとも一種とジル
コニウムとを含む酸化物膜、酸化錫膜、酸化珪素膜を挙
げたが、特にこれだけに限定されるものではなく、又、
これらの酸化物膜が耐久性向上、光学定数調整、成膜時
の安定性、あるいは成膜速度の向上などのために、他の
成分を含んでいても差しつかえない。又、本発明の酸化
物膜３は必ずしも完全に透明である必要はなく、酸素欠
損の状態の吸収性膜であってもよいし、一部窒素や炭素
を含有していてもよい。

酸化物層３の膜厚は限定されないが、あまり薄いと十分
な耐久性が得られない為、用途にもよるが、５０Å以上
、好ましくは１００Å以上、特に　１５０Å以上である
ことが望ましい。一方、あまり厚くなると、屈折率にも
依るが、干渉効果が生じてきて反射色も強くなるので、
１０００Å以下、好ましくは７００Å以下、特に５００
Å以下であることが好ましい。

熱線吸収膜２の膜材料は特に限定されず、用途によって
、あるいは要求仕様によって、金属、炭化物、酸化物、
又はこれらの複合膜から選定される。具体的には、チタ
ン、クロム、ジルコニウム、タンタル、ハフニウム、窒
化チタン、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化タンタ
ル、窒化ハフニウムのうち一種を主成分とした膜が熱線
吸収性能が良好なため好ましい。

かかる熱線吸収膜２の膜厚としては、あまり厚くなると
可視光線透過率が低下してしまうので、基板ｌの種類、
酸化物膜３の屈折率と膜厚にも依るが、１０００Å以下
、好ましくは８００Å以下が望まれる。８００人を超え
ると、特に窒化物膜の場合には、内部応力が大きくなり
膜の剥離が生じやすくなる。又、あまり薄いと十分な熱
線吸収性能が得られないので、膜材料と基板ガラスの板
厚、秤類にも依るが、２０Å以上、好ましくは２０〜１
００人であることが好ましい。

又、酸化物層３及び熱線吸収膜２の膜形成法も特に限定
されるものではなく、真空蒸若法、イオンブレーティン
グ法、スパッタリング法などが可能であるが、大面積コ
ーティングが必要な場合は、均一性に優れる反応性スパ
ッタリング法が好ましい。

透明基板１としては、通常ガラス、プラスチックなどが
用いられる。

本発明において、色調がニュートラルとは、以下の様な
特性を有するものを意味する。即ち、ＣＩＨの表色系で
表示したときの、基板表面に熱線吸収膜、酸化物膜等の
被膜形成する前と後のＸ坐標、ｙ坐標の変化中をΔＸ、
Δｙとする。　　Δｘ２＋　Δｙ）２を、被膜形成した
ことによる色調変化とし、ニュートラル色とは、この色
調変化の値が、透過色、反射色の各々について０．００
８．０．０３２以下、より好ましくは０．００？、　０
．０２８以下であることをいう、但し、反射色について
は、被膜形成した面と、形６％１１ 成していない面とで反射色が異なる場合中あるので、値
の大きい方を指すものとする。

熱線吸収膜２が窒化物膜である場合、該窒化物膜を内部
応力を低減しガラス基板との付着力を増すため、ガラス
基板と窒化物膜との間に酸化物膜を形成しても良い。又
、ガラス基板との間に付着力を増すもう一つの方法とし
て、ガラス基板上にまず下地膜を形成し、次いで高エネ
ルギーイオンを注入し、その後、熱線吸収膜を形成する
という方法も有効である。例えば、下地膜としてチタン
膜を形成し、次いで高エネルギー窒素イオンを注入した
後窒化チタン膜を形成すると、熱線吸収膜２として大変
付着力の高い窒化チタン膜が得られる。

「作用」 本発明の熱線遮断ガラスにおいて、空気側最外層の酸化
物膜３は、その屈折率、膜厚などにより、光学的な機能
を果している。即ち、熱線遮断ガラスの反射率を低下さ
せ、可視光線透過率の向上に寄与しているとともに、反
射色の刺激純度を低下させ全体の色調をニュートラル化
する作用を有している。さらに、酸化物膜３は熱線遮断
ガラスの耐摩耗性、耐薬品性を向上させるための保護膜
の役割を有している。

熱線吸収膜２は、太陽光線エネルギーを吸収する作用を
果たすと共に可視光線透過率を調整している。

又、酸化物膜３が硼素又は珪素のうち少なくとも一種と
ジルコニウムとを含む酸化物膜である場合は、その屈折
率を低下させる作用を有するとともに、かかる硼素又は
珪素は酸化ジルコニウム膜に不足している耐摩耗性を向
上させる作用も有している。これは、ガラス構成要素で
ある硼素又は珪素の添加により、膜が非晶質化し、表面
の平滑さが増すため摩擦抵抗が低下し、耐摩耗性が向上
しているものと考えられる。この様な非晶質化により、
酸、アルカリなどに強い化学的安定性を有する酸化ジル
コニウムにあわせて耐摩耗性を付与することができ、耐
摩耗性と化学的安定性の両方を併せもつ大変優れた耐久
性を有する膜の実現に寄与している。

［実施例］ （実施例Ｉ） ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットしＩ
　Ｘ　Ｉｎ””　Ｔｏｒｒまで排気した。ガラス基板と
しては４ｍｍ厚の青板を用いた。実施例２以下も同様の
ガラス基板を用いた。アルゴンと窒素の混合ガスを導入
して圧力を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとした後、チタン
を反応性スパッタリングして窒化チタン（第１層）を約
２０人形成した。次にアルゴンと酸素の混合ガスに切り
替え圧力を２Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒにして、ＺｒＢｔタ
ーゲットを反応性スパッタリングしてジルコニウムと硼
素からなる酸化膜（第２層）を約２００人形成した。

こうして得られた熱線遮断ガラスの可視光線透過率’ｒ
ｖ、太陽光線透過率Ｔ６、コート面可視光反射率ＲＶＦ
、ガラス面可視光反射率Ｒｖａ、透過、反射の色調変化
妙　　　ｘ　＋　Δｙ２は、それぞれ７１．５６．　１
３．１２（％）、０．００６８゜０、０２６であった。

又、透過色、反射色も素板のガラスと殆ど見分けがつか
ない程ニュートラル色であった。

膜の耐久性を調べるために１規定の塩酸、水酸化ナトリ
ウム中に６時間、あるいは沸騰水中に２時間浸漬したが
、光学性能゛に変化は認められなかった。

砂消しゴムによる擦り試験でも、傷は殆どつかず極めて
優れた耐擦傷性を示した。

（実施例２） 実施例１と同様にガラス基板上にジルコニウムを反応性
スパッタリングして窒化ジルコニウム（第１層）を約２
０人形成した後、アルゴンと酸素の混合ガスに切り替え
２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒにした。次にジルコニウム／
硼素ターゲット（原子比２０／　８Ｇ）を反応性スパッ
タリングしてジルコニウムと硼素からなる酸化膜（第２
層）を約２００人形成した。

得られた熱線遮断ガラスの光学性能Ｔ、、Ｔｔ　−ＲＶ
Ｆ、ＲＶ（＋、透過、反射の色調変化はそれぞれ？１．
５５．１２．１２（％）、０．００６？、　０．０２６
であった。

実施例膜の耐久性を調べるために１規定の塩酸、水酸化
ナトリウム中に６時間、あるいは沸騰水中に２時間浸漬
したが、光学性能に変化は認められなかった。１と同様
な耐久試験を行ったが、同様に優れた性能を示した。

（実施例３） 実施例１と同様にガラス基板上にクロムを反応性スパッ
タリングして窒化クロム（第１層）を約１０人形成後、
アルゴンと酸素の混合ガスに切り替え２　Ｘ　Ｉｎ−３
Ｔｏｒｒにした。次にＺ　ｒ　Ｂ　ｚとＳｉＣを含むタ
ーゲットを反応性スパッタリングしてジルコニウム、硼
素、珪素を含む酸化膜（第２層）を約２００人形成した
。得られた熱線遮断ガラスの光学性能Ｔ、、Ｔ、、Ｒｖ
、。

ＲＶ（１、透過、反射の色調変化はそれぞれ７２゜５８
、　１０．９　（％）　、　０．００？４．０．０２９
であった。

透過、反射の色も素板と殆ど見分けがつかなかった。耐
久性も実施例１と同様極めて優れていた。

（実施例４） 実施例１の窒化チタンのかわりに第１層としてクロム、
チタン、ジルコニウムをそれぞれ約１０人形成した。そ
の上にＺ　ｒ　Ｂ　ｍターゲットを反応性スパッタリン
グしてジルコニウムと硼素を含む酸化膜（第２層）を約
２００人形成して３種類の熱線遮断ガラスを作った。こ
れらのＴｖ　％Ｔｉ　、ＲＶＦ、ＲＶＯは第１層のクロ
ム、チタン、ジルコニウムに大きな差はみられず、それ
ぞれ７２．５Ｂ、■、ＩＯ（％）のものであった。

透過色、反射色は色調変化がそれぞれ０．００３１〜０
．００６５．０．０２８〜０．０３０と実施例１と同様
に極めて優れていた。又、耐久性も実施例１と同様に極
めて優れていた。

（実施例５） た。こうして得られた熱線遮断ガラスのＴｖ、Ｔ　＠’
％　Ｒｖｐｓ　Ｒｖａは、それぞれＴＯ，５５，１５゜
１３（％）であった。

長時間の０．１規定のｌｌＣｌ水溶液中保存で膜の溶解
がみられた他は耐久性に優れていた。色調も反射が若干
高いことを除けば透過色、反射色の色調変化がそれぞれ
０．００３６．０．０３０とニュートラル色であった。

（実施例６） 実施例１と同様に窒化チタンを２０人形成した後、酸化
珪素を高周波反応性スパッタリングして２５０人形成し
た。こうして得られた熱線遮断ガラスのＴｖ　、　Ｔｍ
　、Ｒｖｒ、　Ｒｖａは、それぞれ７３、５６．８．６
（％）であった。

長時間の０．１規定のＮａＯＨ水溶液中で膜の溶解がみ
られた他は耐久性に優れていた。反射率が低く、透過、
反射の色調変化が０．００５．０．０１８と色調も極め
て優れていた。

［発明の効果］ 本発明の熱線遮断ガラスは透明基板上に熱線吸収膜、屈
折率が２．０以下の酸化物膜を積層した少なくとも２層
膜構成を有しているので、自然な、ニュートラル色調を
有し、可視光透過率が高く、且つ高耐久性を有している
。従って、単板としても建築用、自動車用など、使用環
境の厳しい用途において充分使用できる。

酸化物膜３として硼素又は珪素のうち少なくとも１種と
ジルコニウムとを含む酸化物膜を形成した場合には、特
に耐摩耗性、耐薬品性に優れた熱線遮断ガラスが可能と
なる。

硼素又は珪素あるいはその合計量の含有割合を多くする
ことにより、該酸化物膜の屈折率を１゜７以下にするこ
とが可能であり、その結果、可視光線低反射、高透過、
ニュートラルな色調を有する熱線遮断ガラスが可能とな
る。

さらに、かかる硼素又は珪素のうち少なくとも１種とジ
ルコニウムとを含む酸化物膜や酸化錫膜を空気側最外層
３とする場合には、直流スパッタリング法により製膜で
きるため、大面積が必要とされる自動車用、建築用等の
用途に最適である。

又、酸化珪素膜を空気側最外層３とする場合には、直流
スパッタリングは困難であるが、酸化珪素膜は屈折率が
低いため、ニュートラル色調で非常に可視光反射率が低
く透過率が高い熱線遮断ガラスが可能となる。又、可視
光反射率が小さいので、万−傷がついても傷が目立たな
いという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱線遮断ガラスの一例を示す断面図で
ある。 １：透明基板、　　２：熱線吸収膜、 ３二酸化物膜 第１図 手続補正書 平成１年２月　７日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に熱線吸収膜、酸化物膜の少なくとも
   ２層が順次積層された熱線遮断ガラスであって、該酸化
   物膜が空気側最外層であり、かつ２．０以下の屈折率を
   有することを特徴とする熱線遮断ガラス。
2. （２）可視光線透過率が７０％以上であることを特徴と
   する請求項１記載の熱線遮断ガラス。
3. （３）酸化物膜が硼素又は珪素のうち少なくとも一種と
   、ジルコニウムとを含む酸化物からなることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の熱線遮断ガラス。
4. （４）酸化物膜が酸化錫を主成分とする酸化物からなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の熱線遮断ガラス
   。
5. （５）酸化物膜が酸化珪素を主成分とする酸化物からな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の熱線遮断ガラ
   ス。
6. （６）熱線吸収膜がチタン、クロム、ジルコニウム、タ
   ンタル、ハフニウム、窒化チタン、窒化クロム、窒化ジ
   ルコニウム、窒化タンタル、窒化ハフニウムの群から選
   ばれた１種又は２種以上を主成分とすることを特徴とす
   る請求項１から５いずれか一項記載の熱線遮断ガラス。