JPH03218822A - Ultraviolet screening glass - Google Patents

Ultraviolet screening glass

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JPH03218822A
JPH03218822A JP1224493A JP22449389A JPH03218822A JP H03218822 A JPH03218822 A JP H03218822A JP 1224493 A JP1224493 A JP 1224493A JP 22449389 A JP22449389 A JP 22449389A JP H03218822 A JPH03218822 A JP H03218822A
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JP
Japan
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refractive index
film
glass
low refractive
films
Prior art date
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Pending
Application number
JP1224493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Ando
英一 安藤
Takuji Oyama
卓司 尾山
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP1224493A priority Critical patent/JPH03218822A/en
Publication of JPH03218822A publication Critical patent/JPH03218822A/en
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Abstract

PURPOSE:To manufacture an ultraviolet screening glass of superior durability and high visibility beam transmittance and high radiation refractive index by composing high refractive index films or low refractive index films forming an air side outermost layer composed of an oxide containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta and Bi and at least one of B, Si and P. CONSTITUTION:An ultraviolet screening glass is formed by laminating high refractive index films and low refractive index films alternately on a transparent base. The transparent base 1 is composed of glass, plastic or the like. It is preferable to compose high refractive index films 2, 4, 6, 8, 10 and 12 of an oxide composed mainly of at least one kind of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta and bi and at least one kind of B, Si and P, and in the case that an air side outermost layer is not formed with the high refractive index films, the high refractive index films can be composed of ZrO2, TiO2, HfO2, SnO2, Ta2O5, Bi2O3 and the like stabilized by ZrO2 and Y2O3. The material for the low refractive index films 3, 5, 7, 9, 11 and 13 is not limited, and particularly the air side outermost layer 13 should be composed of low refractive index oxidized films containing at least one kind of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta and Bi and at least one kind of B, Si and P.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、紫外線遮断ガラスに関するものであり、特に
耐久性に優れ、且つ高い可視光線透過率と高い熱線反射
率を有する紫外線遮断ガラスに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultraviolet blocking glass, and particularly to an ultraviolet blocking glass having excellent durability, high visible light transmittance, and high heat ray reflectance. It is.

[従来の技術] 紫外線遮断ガラスは、宇宙船用の太陽電池の保護ガラス
として用いられている他、自動車用の合せガラスとして
も用いられている。前者は、紫外線による太陽電池の劣
化、後者は内装材の退色防止、運転者の陽焼け防止など
を目的としている。すなわち可視光線に比べて高いエネ
ルギーを有する紫外線の強い化学作用を防止する狙いで
使われている、 宇宙船用の紫外線遮断ガラスとしては、ガラス自体に酸
化セリウムなどの紫外線を吸収する成分を添加した吸収
タイプのもの、あるいは紫外線に対して透明で且つ屈折
率の異なる2種類の薄膜を交互に積層した反射タイプの
ものかあ?。反射タイプのものに用いられる膜材料には
、低屈折率のもので、HgFiなどのフツ化物あるいは
Stowなどが、高屈折率としてはZrOgなどが一般
的に使われる。
[Prior Art] Ultraviolet blocking glass is used not only as a protective glass for solar cells for spacecraft, but also as laminated glass for automobiles. The former is intended to prevent solar cells from deteriorating due to ultraviolet rays, and the latter to prevent discoloration of interior materials and drivers from sunburn. In other words, UV-blocking glass for spacecraft, which is used to prevent the strong chemical effects of ultraviolet rays, which have higher energy than visible light, is made by adding UV-absorbing components such as cerium oxide to the glass itself. type, or a reflective type that is transparent to ultraviolet rays and has two types of thin films with different refractive indices laminated alternately? . The film materials used for the reflective type are those with a low refractive index such as fluoride such as HgFi or Stow, and those with a high refractive index such as ZrOg are generally used.

合せガラスでは、ガラス自体ではな《、中間膜に紫外線
吸収材を添加して、この機能を有している。
In laminated glass, this function is achieved not by the glass itself, but by adding an ultraviolet absorber to the interlayer film.

[発明の解決しようとする問題点] 紫外線吸収ガラスは、ガラスにCeO., TiO■な
どの希土類や遷移金属酸化物を添加して、これによる紫
外線吸収を利用している。これらの元素は一般にいくつ
かの価数をとりえるためガラス中で特定の価数だけをと
るようにすることはできない。すなわち可視域に着色中
心が生じやすい。また、この価数も、ガラス製造中に酸
化還元雰囲気が変動するため、その比率を一定に制御す
ることも困難である。従って光学性能を一定にコントロ
ールすることが難しい。更にガラス中のこれらの吸収ス
ペクトルはブロードであり、波長による選択性に劣る。
[Problems to be Solved by the Invention] The ultraviolet absorbing glass contains CeO. , TiO■ and other rare earth elements or transition metal oxides are added to take advantage of their ultraviolet absorption. Since these elements can generally have several valences, it is not possible to make them have only a specific valence in the glass. That is, colored centers tend to occur in the visible range. Furthermore, since the oxidation-reduction atmosphere changes during glass production, it is also difficult to control the ratio to a constant value. Therefore, it is difficult to control optical performance at a constant level. Furthermore, the absorption spectra of these in glass are broad and have poor wavelength selectivity.

これらのことから、紫外域の吸収の視野が可視域まで伸
び黄色味な帯びやすいなどの問題点がある。
For these reasons, the visual field of absorption in the ultraviolet region extends to the visible region, resulting in problems such as a yellowish tinge.

一方、中間膜に紫外線吸収性能を持たせて合せガラスタ
イブの紫外線遮断ガラスでは、この点では有利であるが
、単板で使用したい用途には使えないこと、また、構成
上どうしても厚くなり薄型化が困難であるという問題が
ある。
On the other hand, laminated type UV-blocking glass with an interlayer film that has UV-absorbing properties is advantageous in this respect, but it cannot be used in applications where a single plate is desired, and the structure inevitably makes it thicker and thinner. The problem is that it is difficult.

ガラスに高い屈折率と低い屈折率の紫外線に対して透明
な膜を交互に積層した多層膜構成の紫外線遮断ガラスは
膜構成を適切に選ぶことにより、紫外線遮断領域や反射
率をある程度自由に選択できる利点がある。
Ultraviolet blocking glass has a multilayer structure in which films with high refractive index and low refractive index that are transparent to ultraviolet rays are laminated alternately on the glass.By appropriately selecting the film structure, the UV blocking area and reflectance can be freely selected to some extent. There are advantages that can be achieved.

この干渉を利用した紫外線遮断ガラスは、通常真空蒸着
法を用いて成膜される。真空蒸着法では、成膜速度が速
いため短時間で成膜できる利点を有するが、蒸発源が点
とみなされる程小さいため均一な膜分布を得るためには
基体を自公転させる必要がある。また基体が大きい場合
は、このようなことは不可能なため蒸着源を複数にして
、且つ膜厚補正板などを設置することが必要となる.更
に成膜速度を一定にするのが一般に困難であり、光学モ
ニターによる制御を併用しなければならず、また良好な
膜質を得るためには通常300℃以上に基体を加熱しな
ければならない。このため実際上大面積ガラスに適用す
るのは極めて困難である。
Ultraviolet blocking glass that utilizes this interference is usually formed into a film using a vacuum evaporation method. The vacuum evaporation method has the advantage of being able to form a film in a short time due to its fast film formation speed, but since the evaporation source is so small that it can be regarded as a point, it is necessary to rotate the substrate in order to obtain a uniform film distribution. Furthermore, if the substrate is large, this is not possible, so it is necessary to use multiple evaporation sources and install a film thickness correction plate. Furthermore, it is generally difficult to maintain a constant film formation rate, and control using an optical monitor must be used in combination, and in order to obtain good film quality, it is usually necessary to heat the substrate to a temperature of 300° C. or higher. For this reason, it is actually extremely difficult to apply it to large-area glass.

一方、スパッタリング法は、ターゲットのコロージョン
領域が広い。この広い領域全面からスバッタされた粒子
が基体に付着するので原理的に真空蒸着法より膜厚の均
一性に優れている。また各粒子の持つエネルギーが真空
蒸着の場合に比べて極めて大きいため、膜の基体への密
着性に優れ、また基体加熱をしな《ても耐久性のある膜
が容易に得られるという特徴を有している。スパッタリ
ング法には高周波放電と直流放電を利用した2種類があ
る.前者は絶縁体ターゲットも使用可能で、成膜できる
材料の選択が広いという利点があるが、マッチング回路
が必要であり、自動車や建築用のような大面積ガラスの
コーティング装置゛としては適さない。
On the other hand, the sputtering method has a wide target corrosion area. Since the particles spattered from the entire surface of this wide area adhere to the substrate, the film thickness is theoretically more uniform than the vacuum evaporation method. In addition, since the energy possessed by each particle is extremely large compared to vacuum evaporation, the film has excellent adhesion to the substrate, and a durable film can be easily obtained without heating the substrate. have. There are two types of sputtering methods: high-frequency discharge and direct current discharge. The former method has the advantage of being able to use an insulating target and allowing a wide selection of materials to be formed, but requires a matching circuit and is not suitable as a coating device for large-area glass such as those used in automobiles or architecture.

後者はマッチング回路が不要であり、大面積のコーティ
ング装置として数多《用いられているが、導電性のター
ゲットが必要であり成膜できる膜材料に制約がある。干
渉を利用した紫外線遮断ガラスをつくる場合、紫外線領
域で透明で屈折率の高いもの低いものの2種類が必要不
可欠であり、現在のところ低屈折率で安定に直流スパッ
タできる材料は見当たらない。このようなことから大面
積で紫外線遮断性能に優れたものは得られていない。
The latter does not require a matching circuit and is widely used as a large-area coating device, but it requires a conductive target and there are restrictions on the film materials that can be formed. When making UV-blocking glass using interference, two types of glass are essential: one that is transparent in the ultraviolet region and one that has a high refractive index and one that has a low refractive index.Currently, there is no material that can be stably sputtered with a low refractive index using direct current. For these reasons, a large-area film with excellent ultraviolet blocking performance has not been obtained.

[問題点を解決するための手段] 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、透明基体上に高屈折率膜と低屈折率膜を交互に多層積
1してなる紫外線遮断ガラスであって、空気側最外層と
なっている高屈折率膜又は低屈折率膜が、Zr, Ti
,Hf,Sn,Ta,Bi.Zn, Inのうち少な《
とも1種とB, St, Pのうち少なくとも1種を含
む酸化物を主成分とする非晶質膜であることを特徴とす
る紫外線遮断ガラスを提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The high refractive index film or low refractive index film that is the outermost layer on the air side of the shielding glass is made of Zr, Ti.
, Hf, Sn, Ta, Bi. Among Zn and In, the smaller <<
The present invention provides an ultraviolet blocking glass characterized by being an amorphous film mainly composed of an oxide containing at least one of B, St, and P.

第1図は、本発明の実施例を示す断面図である。1は透
明基体であり、ガラス、プラスチックなどからなる.基
体は、通常のソーダライムガラスの他、ブルー、ブロン
ズ、グレー、グリーンなどに着色し、可視光線透過率を
落としたガラスでも良い。特に自動車用などに応用する
場合、紫外線領域のエネルギーは、干渉膜でかなり遮断
できるが、可視光線透過率TVや太陽エネルギー透過率
T7は高めなので、これらの吸収ガラスを用いて熱線遮
断性能の向上を図ることは好ましい。また、同様に紫外
線吸収ガラスを用いてトータルとしての紫外線遮断性能
を向上させることも好ましい。あるいは透明膜2〜7以
外に紫外線、可視光線又は赤外線に対して、吸収性の膜
を基体上、或いは眉間に形成して全体の紫外線、可視光
線又は太陽エネルギー透過率を調整しても良い。2,4
.6は高屈折率膜であり、Zr, Ti, Hf, S
n, Ta  のうち少なくとも1種とB, SL, 
Pのうち少な《とも1種を含む酸化物を主成分とする高
屈折率膜からなるの?好ましいが、高屈折率膜が空気側
最外層でない場合はこの他にZrO■, YtOsで安
定化したZ r O * +TiOz, HfOa, 
SnO*, Tasks, BLOsなどからなってい
ても良く、特に限定されない。高屈折率膜としてB, 
St, Pのうち少なくとも1種を含む酸化物を用いる
場合、あまりB, SL, Pの含有量が多いと屈折率
が低くなりすぎるため好ましくない.通常ZrOa,T
iOa.HfO*, Snow,TasOs,Bi*O
sなどの1種以上からなる酸化物を主成分とする膜にお
いてZr(h. TiOa. HfOz. Snow,
 Taxes, Bi20sから選ばれた酸化物の合計
100部に対してBass,SiO■、酸化リン(Pu
ps. pto4, PJs )から選ばれた酸化物の
合計がモル比でOから100部、好まし《はO〜70部
、特にO〜50部の範囲にあるのが良い。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. 1 is a transparent substrate made of glass, plastic, etc. In addition to ordinary soda lime glass, the substrate may be glass colored blue, bronze, gray, green, etc. to reduce visible light transmittance. Especially when applied to automobiles, energy in the ultraviolet region can be blocked to a large extent by interference films, but visible light transmittance TV and solar energy transmittance T7 are high, so these absorbing glasses can be used to improve heat ray blocking performance. It is preferable to aim for this. Further, it is also preferable to similarly improve the total ultraviolet blocking performance by using ultraviolet absorbing glass. Alternatively, in addition to the transparent films 2 to 7, a film absorbing ultraviolet rays, visible rays, or infrared rays may be formed on the substrate or between the eyebrows to adjust the overall transmittance of ultraviolet rays, visible rays, or solar energy. 2,4
.. 6 is a high refractive index film, Zr, Ti, Hf, S
At least one of n, Ta and B, SL,
Is it made of a high refractive index film whose main component is an oxide containing at least one type of P? Although preferred, if the high refractive index film is not the outermost layer on the air side, ZrO*, ZrO* + TiOz stabilized with YtOs, HfOa,
It may be composed of SnO*, Tasks, BLOs, etc., and is not particularly limited. B as a high refractive index film,
When using an oxide containing at least one of St and P, it is not preferable if the content of B, SL, and P is too high because the refractive index becomes too low. Usually ZrOa,T
iOa. HfO*, Snow, TasOs, Bi*O
Zr (h. TiOa. HfOz. Snow,
For a total of 100 parts of oxides selected from Taxes, Bi20s, Bass, SiO■, and phosphorus oxide (Pu
ps. The total molar ratio of the oxides selected from pto4, PJs) is preferably in the range of O to 100 parts, preferably O to 70 parts, particularly O to 50 parts.

しかしながら、膜の屈折率はBtus, Styx、酸
化リンの含有量が増加するにつれ低下するので、光学的
に必要な屈折率を基にして硼素や珪素、リンの含有量を
選択すれば良い。
However, the refractive index of the film decreases as the content of Btus, Styx, and phosphorus oxide increases, so the content of boron, silicon, and phosphorus may be selected based on the optically required refractive index.

高屈折率膜が空気側最外層であり、且つ単板?使用する
場合は、膜の非晶質化に伴う耐擦傷性向上のために少な
くともB, St, Pのうち1種以上の合計は、Zr
Oi, TiO*, HfOz, Snow, Tai
Os+Bisonなどの酸化物を主成分とする膜におい
て、ZrO*. Tiot, HfO2, SnO■l
Tails, Bi2’gから選ばれた酸化物の合計1
00部に対してBalm,SiO■、酸化リン(P*O
i. P2d4, P20s )から選ばれた酸化物の
合計がモル比で5〜100部、好まし《はlO〜70部
、特に20〜50部含まれているのが良い。またベース
酸化膜としては、上述のZrO■, TiO■等のうち
、ZrO■が成膜速度、擦傷性の点で特に好ましく、非
晶質化のための添加物としてはSL,B、特にSiが耐
久性の点で良い。
The high refractive index film is the outermost layer on the air side, and is it a single plate? When used, the total of at least one of B, St, and P should be Zr to improve scratch resistance due to the amorphization of the film.
Oi, TiO*, HfOz, Snow, Tai
In a film whose main component is an oxide such as Os+Bison, ZrO*. Tiot, HfO2, SnO■l
Total 1 of oxides selected from Tails, Bi2'g
Balm, SiO■, phosphorus oxide (P*O
i. The total amount of oxides selected from P2d4, P20s) is contained in a molar ratio of 5 to 100 parts, preferably 1O to 70 parts, particularly 20 to 50 parts. Further, as the base oxide film, among the above-mentioned ZrO■, TiO■, etc., ZrO■ is particularly preferable in terms of film formation speed and scratch resistance, and as additives for making it amorphous, SL, B, especially Si is good in terms of durability.

しかしながら、膜の屈折率はB20., SiO■の含
有量が増加するにつれ低下するので、光学的に必要な屈
折率を基にして硼素や珪素の含有量を選択すれば良い。
However, the refractive index of the film is B20. , SiO2 decreases as the content increases, so the content of boron or silicon may be selected based on the optically required refractive index.

高屈折率膜の屈折率としては2.0以上がよい。The refractive index of the high refractive index film is preferably 2.0 or more.

第1図の3.5.7は、低屈折率膜であり、特に材料は
限定されないが、特に空気側最外層?については、Zr
,Ti,Hf,Sn,Ta,Biのうち少なくとも1種
とB, Si, Pのうち少な《とも1種を含む低屈折
率酸化膜よりなるのが好ましい。B,Bi,Pの含有量
はあまり少なすぎると低屈折率酸化膜にならず、また、
逆に多すぎると反応性直流スパッタリングが困難になり
、且つ膜自体の化学的耐久性も低下するため好ましくな
い。このような理由で、通常ZrOi. y!olで安
定化したZrO*, TtO*, HfOz. SnO
a, Taxes, BLOs+等のうち1種以上の酸
化物を含む膜において、ZrOt+Tilt, HfO
x, Snow, Tag’s, Bit’sから選ば
れた酸化物の合計100部に対してBgOx, Sin
s、酸化リン(PJs. PJ4, P2011 )か
ら選ばれた酸化物の合計がモル比で100部から190
0部、好ましくは200部から1900部、特に300
部から1900部が良い。このような組成であれば、B
, SL等のガラス構成元素が十分含まれているために
膜は非晶質になっているため耐擦傷性に優れ、空気側最
外層としても十分な耐久性を有している。耐久性が特に
要求される用途には、ZrO■, TiO■,?axe
sのうちから少な《とも1種とSiO■の組み合せが良
《、この中でもZrOiとSiO■の組み合せが特に好
ましい。低屈折率膜の屈折率としては1.7以下、特に
1.6以下が好ましい。
3.5.7 in Figure 1 is a low refractive index film, and the material is not particularly limited, but especially the outermost layer on the air side? Regarding Zr
, Ti, Hf, Sn, Ta, and Bi and at least one of B, Si, and P. If the content of B, Bi, and P is too small, a low refractive index oxide film will not be obtained, and
On the other hand, if it is too large, reactive DC sputtering becomes difficult and the chemical durability of the film itself decreases, which is not preferable. For this reason, ZrOi. Y! ZrO*, TtO*, HfOz. SnO
In a film containing one or more oxides among a, Taxes, BLOs+, etc., ZrOt+Tilt, HfO
BgOx, Sin for a total of 100 parts of oxides selected from x, Snow, Tag's, Bit's
s, the total amount of oxides selected from phosphorus oxide (PJs. PJ4, P2011) is 100 to 190 parts in molar ratio.
0 parts, preferably 200 to 1900 parts, especially 300 parts
1900 copies is good. With such a composition, B
, SL, and other glass constituent elements, the film is amorphous and has excellent scratch resistance, and has sufficient durability as the outermost layer on the air side. For applications where durability is particularly required, ZrO■, TiO■, ? axe
A combination of at least one of s and SiO2 is preferable, and among these, a combination of ZrOi and SiO2 is particularly preferable. The refractive index of the low refractive index film is preferably 1.7 or less, particularly 1.6 or less.

表1は、具体的に本発明の高屈折率膜や低屈折率膜に最
適な各種非晶質酸化物膜の性質を示したものである。そ
れぞれ表に挙げた組成のターゲット゜を用いて、反応性
スパッタリングにより製膜したものである。結晶性は、
薄膜X線回折により観測した。又、耐擦傷性は、砂消し
ゴムによる擦り試験の結果で、○は傷が殆どつかなかっ
たもの、×は容易に傷が生じたものである。
Table 1 specifically shows the properties of various amorphous oxide films suitable for the high refractive index film and the low refractive index film of the present invention. Films were formed by reactive sputtering using target compositions listed in the table. Crystallinity is
Observation was made by thin film X-ray diffraction. In addition, the scratch resistance is the result of a rubbing test using a sand eraser, where ○ indicates that there were almost no scratches, and × indicates that scratches occurred easily.

耐摩耗性は、テーバー試験(摩耗輪CS−1叶、加重5
00g、1000回転)の結果、ヘイズ4%以内のもの
をO、ヘイズ4%超のものを×とした。耐酸性は0.1
N  H2SOJ中に240時間浸漬した結果、TV 
 (可視光透過率)、Rv (可視光反射率)の浸漬前
に対する変化率が1%以内のものを○、1〜4%のもの
を△、膜が溶解して消滅してしまったものを×とした。
Wear resistance was determined by the Taber test (wearing wheel CS-1, weight 5
00g, 1000 rotations), those with haze within 4% were rated O, and those with haze over 4% were rated ×. Acid resistance is 0.1
As a result of immersion in N HSOJ for 240 hours, the TV
(Visible light transmittance), Rv (Visible light reflectance) changes within 1% compared to before immersion are ○, 1 to 4% are △, and the film has dissolved and disappeared. It was set as ×.

耐アルカリ性は0.IN NaOH中に240時間浸漬
した結果、TV,Rvの浸漬前に対する変化率が1%以
内のものをO、膜が溶解してしまったものを×とした。
Alkali resistance is 0. As a result of immersion in IN NaOH for 240 hours, those whose TV and Rv changed within 1% from before immersion were rated O, and those whose membranes had dissolved were rated ×.

煮沸テストは、1気圧下、100℃の水に2時間浸漬し
た後、TV,Rvの浸漬前に対する変化率が1%以内で
あるとき○、1%超のとき×とした。
In the boiling test, after 2 hours of immersion in water at 100° C. under 1 atm, the TV and Rv were rated ○ if the rate of change from before immersion was within 1%, and × if it was over 1%.

ZrBxOy膜に関しては、表1から明らかなように、
膜中のBが少ないと結晶性の膜ができ、Bが多いと非晶
質の膜ができる傾向があることがわかる。そして、結晶
性の膜は耐擦傷性及び耐摩耗性が劣るのに対して非晶質
の膜は優れていることがわかる。これは非晶質の膜は、
表面が平滑である為であると考えられる。従って、Zr
BxOy膜(膜中のZrに対するBの原子比Xが0. 
10< x )の膜は耐擦傷性、耐摩耗性に優れている
。B203膜は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けて
しまうので、ZrBxOy膜においてX≦3程度が好ま
しい。
Regarding the ZrBxOy film, as is clear from Table 1,
It can be seen that when the amount of B in the film is small, a crystalline film tends to be formed, and when the amount of B is large, an amorphous film tends to be formed. It can be seen that the crystalline film has poor scratch resistance and abrasion resistance, whereas the amorphous film has excellent scratch resistance and abrasion resistance. This is an amorphous film.
This is thought to be due to the smooth surface. Therefore, Zr
BxOy film (the atomic ratio X of B to Zr in the film is 0.
10<x) has excellent scratch resistance and abrasion resistance. Since the B203 film is hygroscopic and absorbs moisture in the air and dissolves, it is preferable that X≦3 for the ZrBxOy film.

?rBウOy膜中のZrに対するO(酸素)の原子比は
特に限定されないが、多すぎると膜構造が粗になりボソ
ボソの膜になってしまうこと、又、あまり少ないと膜が
金属的になり透過率が低下したり膜の耐擦傷性が低下す
る傾向があることなどの理由によりZrO■とB203
の複合系となる量程度であることが好ましい。即ち、複
合酸化物をZrL+ X BO+. sと表すと、Bが
Zrに対して原子比でX含まれる時に、y=2+1.5
x程度であることが好ましい。
? The atomic ratio of O (oxygen) to Zr in the rB-Oy film is not particularly limited, but if it is too high, the film structure will become rough and uneven, and if it is too low, the film will become metallic. ZrO■ and B203 tend to reduce transmittance and abrasion resistance of the film.
It is preferable that the amount is such that a composite system of . That is, the composite oxide is ZrL+XBO+. When expressed as s, when B is included in the atomic ratio of X to Zr, y=2+1.5
It is preferable that it is about x.

又、表1より、ZrBウ0,膜中のBの量が増えるにつ
れ、膜の屈折率が低下する傾向があることがわかる。膜
の組成と屈折率nとの関係を第2図(a)に示す。膜中
のBを増やすことにより、屈折率nは2,0ぐらいから
1.5程度まで低下する。
Furthermore, from Table 1, it can be seen that as the amount of B in the ZrB film increases, the refractive index of the film tends to decrease. The relationship between the composition of the film and the refractive index n is shown in FIG. 2(a). By increasing the amount of B in the film, the refractive index n decreases from about 2.0 to about 1.5.

従って0.10<x≦3.2<y≦6.5のZrBxO
y膜は良好な耐擦傷性及び耐摩耗性を有し、かつ、Bの
量によって自由に屈折率を選択できる本発明の目的に好
適な非晶質酸化物膜である。
Therefore, ZrBxO with 0.10<x≦3.2<y≦6.5
The y film is an amorphous oxide film suitable for the purpose of the present invention, which has good scratch resistance and abrasion resistance, and whose refractive index can be freely selected depending on the amount of B.

?らに、表1に示したように、膜中のBの含有量が増え
るにつれ、耐酸性、耐アルカリ性が劣化する傾向がある
。X≧2.3で耐酸性が悪くなり、x>4で耐アルカリ
性の低下及び煮沸テストで劣化を示すようになる。従っ
て、空気中で露出した状態で使用される用途には、Zr
B.0,(x<2.3)の非晶質酸化物膜が好ましい。
? Furthermore, as shown in Table 1, as the content of B in the film increases, the acid resistance and alkali resistance tend to deteriorate. When X≧2.3, the acid resistance deteriorates, and when x>4, the alkali resistance decreases and deterioration occurs in the boiling test. Therefore, Zr
B. 0.0, (x<2.3) an amorphous oxide film is preferred.

以上のように、ZrO■膜に酸化硼素B203を加えた
ことにより、膜が非晶質化し、表面が平滑化し、これが
耐摩耗性及び耐擦傷性の向上に寄与していると考えられ
る。又、Bの量で屈折率の調節が可能となり、さらに、
ZrO■膜と比べて、内部応力が小さいため、接する膜
との密着性の点で有利である。これは特に厚い膜を形成
する場合に有利である。
As described above, by adding boron oxide B203 to the ZrO2 film, the film becomes amorphous and the surface becomes smooth, which is thought to contribute to the improvement of wear resistance and scratch resistance. In addition, the refractive index can be adjusted by adjusting the amount of B, and furthermore,
Compared to the ZrO2 film, the internal stress is smaller, so it is advantageous in terms of adhesion with the adjacent film. This is especially advantageous when forming thick films.

次に、ZrSziOy膜に関しては、やはりアモルファ
スであり、耐擦傷性、耐摩耗性の高い膜が得られる。
Next, regarding the ZrSziOy film, it is also amorphous, and a film with high scratch resistance and abrasion resistance can be obtained.

屈折率については、Zr(h ( n = 2. 15
)とSi02( n = 1.46)の間でその組成割
合によって上下する(第2図(b) 参照)。さらに詳
しくは、ZrSiIlOy膜において、0.05≦2(
膜中のZrに対するSLの原子比)≦19であることが
好ましい。
For the refractive index, Zr(h (n = 2.15
) and Si02 (n = 1.46) depending on the composition ratio (see Fig. 2(b)). More specifically, in the ZrSiIlOy film, 0.05≦2(
It is preferable that the atomic ratio of SL to Zr in the film is ≦19.

z<0.05だと、膜が非晶質化せず、十分な物理的耐
久性が得られない。又、z>19だと、耐アルカリ性が
悪くなる。又、y (ZrSizOy膜中のZrに対す
るOの原子比)は、ZrB.O,膜について述べたのと
同様の理由により、SiがZrに対して原子比でZ含ま
れる時に、y=2+2z程度であることが好ましい。
If z<0.05, the film will not become amorphous and sufficient physical durability will not be obtained. Moreover, when z>19, alkali resistance deteriorates. Moreover, y (the atomic ratio of O to Zr in the ZrSizOy film) is the same as that of ZrB. For the same reason as described for the O film, when Si is contained in an atomic ratio of Z to Zr, it is preferable that y=2+2z.

又、Z r B KS 1 x O y膜も本発明の目
的に合った膜である。かかる膜中のZrに対するBの原
子比x.Siの原子比z.Oの原子比yは、x+z≧0
.05であれば膜が非晶質化し、耐擦傷性及び耐摩耗性
の高い膜となるので好ましい。
Further, the Z r B KS 1 x O y film is also a film suitable for the purpose of the present invention. The atomic ratio of B to Zr in such a film x. Atomic ratio of Si z. The atomic ratio y of O is x+z≧0
.. 05 is preferable because the film becomes amorphous and has high scratch resistance and wear resistance.

又、x+z≦19であれば耐アルカリ性も良好であるの
で、ZrBxSizOy膜においては、0.05≦x+
z≦19であるのが好ましい。ただし、上述のように、
B20,は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けてしま
うため、ZrBxSixOy膜中にあま?多《含有され
ない方がよい。具体的には、膜中において、Zr(h<
 25mo1%かつStow< 25mo1%で残りが
B20,となる程B20,が含まれていると化学的耐久
性が不十分となる。即ち、ZrBxSixOy膜中のZ
r:B:St(原子比)を1:x:zとすると、1/ 
(1 +x+z)<0.25かつZ/(1+x+z) 
<0.25、即ち、x+z−3>0かつx−3z+1>
Oの組成は化学的耐久性が好ましくない。yは、ZrB
xOyの場合に述べたのと同様の理由によりこの膜をZ
rO■+BxOa+ SiO■の複合系と考えて、yは
2+1.5 x+ 2z程度であることが好ましい。よ
ってほぼ2<y<40程度であることが好ましい。Be
stの含有量が多い程ZrBxSiiOy膜の屈折率は
低下する。
Also, if x+z≦19, the alkali resistance is also good, so in ZrBxSizOy film, 0.05≦x+
It is preferable that z≦19. However, as mentioned above,
B20 is hygroscopic and absorbs moisture from the air and dissolves, so there is no sweetness in the ZrBxSixOy film. It is better not to contain too much. Specifically, in the film, Zr(h<
If B20 is included to the extent that 25 mo1% and Stow < 25 mo1% and the remainder is B20, the chemical durability will be insufficient. That is, Z in the ZrBxSixOy film
When r:B:St (atomic ratio) is 1:x:z, 1/
(1 +x+z)<0.25 and Z/(1+x+z)
<0.25, i.e. x+z-3>0 and x-3z+1>
The composition of O is unfavorable in terms of chemical durability. y is ZrB
For the same reason as mentioned in the case of xOy, this film is
Considering a composite system of rO■+BxOa+SiO■, y is preferably about 2+1.5x+2z. Therefore, it is preferable that approximately 2<y<40. Be
The larger the st content, the lower the refractive index of the ZrBxSiiOy film.

ZrB+StzOy膜の例を第2図(c)に示す。An example of a ZrB+StzOy film is shown in FIG. 2(c).

Zr以外の金属、即ち、Ti, Hf, Sn, Ta
, In  と、BとSLのうち少な《とも1種とを含
む酸化物も同様に非晶質となり、十分な耐擦傷性、及び
耐摩耗性が得られる。T I S 1 ! O y膜を
表1のサンプル15に一例として示した。
Metals other than Zr, i.e. Ti, Hf, Sn, Ta
, In, and at least one of B and SL also becomes amorphous, providing sufficient scratch resistance and abrasion resistance. TIS 1! The O y film is shown as sample 15 in Table 1 as an example.

以上、ZrBxOy系、ZrStxOy系、ZrBxS
ixO,系等の膜において、上述の高屈折率膜、低屈折
率膜として必要な屈折率を有するように、BやSiの添
加量を調節すれば良い。
Above, ZrBxOy system, ZrStxOy system, ZrBxS
The amount of B or Si added may be adjusted in a film such as ixO, etc. so that it has a refractive index necessary for the above-mentioned high refractive index film or low refractive index film.

高屈折率及び低屈折率膜の膜厚は、光学的膜厚で設計波
長λ。に対してん。/4にするのが好ましい。空気側最
外層は、可視光線に対する反射を調節するために変更し
ても良い。
The film thicknesses of the high refractive index and low refractive index films are the optical film thickness and the design wavelength λ. Against. It is preferable to set it to /4. The air-side outermost layer may be modified to adjust reflection for visible light.

最外層は、高屈折率膜、低屈折率膜どちらでも良いが、
可視光線反射率をより下げたい場合は、低屈折率膜のほ
うが好ましい。従って基体にソーダライムガラスなどの
ように低屈折率膜を用いる場合は、基体側に高屈折率膜
を形成し、その上に低/高/低/高の順に膜を積層し、
最後は低屈折率膜を形成する。
The outermost layer may be either a high refractive index film or a low refractive index film, but
If it is desired to lower the visible light reflectance, a low refractive index film is preferable. Therefore, when using a low refractive index film such as soda lime glass for the substrate, a high refractive index film is formed on the substrate side, and the films are laminated on top of it in the order of low/high/low/high.
Finally, a low refractive index film is formed.

設計波長λ。は必要な紫外線遮断性能に応じて選択すれ
ばよい。
Design wavelength λ. may be selected depending on the required ultraviolet blocking performance.

膜の暦数は特に限定されないが、あまり少ないと紫外線
領域での反射が小さくなること、またこの立ち上がりが
なだらかになり、紫外線反射性能が低下するので好まし
《ない。通常は4層以上、好ましくは6層以上が良い。
Although there is no particular limitation on the number of calendars of the film, if it is too small, the reflection in the ultraviolet region becomes small and the rise becomes gradual, resulting in a decrease in the ultraviolet reflection performance, which is not preferable. Usually 4 or more layers, preferably 6 or more layers.

暦数の多い方は特に限定はなく、必要な性能から決めれ
ば良い。
For those with a large number of calendars, there are no particular restrictions, and you can decide based on the required performance.

成膜方法としては、特に限定はない。蒸着法、イオンブ
レーティング法、スパッタリング法いずれでも良いが、
大面積の用途には低屈折率用のターゲットとしてZrと
Siの合金ターゲットを用いた直流反応性スパッタリン
グが好ましい。蒸着法、イオンブレーティングの場合は
、蒸発源として混合酸化物をベレット化したものなどを
用いれば良い。
There are no particular limitations on the film forming method. Any of the vapor deposition method, ion blating method, and sputtering method may be used,
For large area applications, DC reactive sputtering using an alloy target of Zr and Si as a low refractive index target is preferred. In the case of vapor deposition or ion blating, a pelletized mixed oxide may be used as the evaporation source.

[作 用] 高屈折率膜と低屈折率膜の光学的な干渉を用いることで
可視光線には高透過で低反射、紫外線には高い反射特性
を持つ紫外遮断ガラスを可能にする。設計波長ん。を適
当に選択することでこの反射の立ち上がり波長を選べる
。膜の暦数は少ないとこの立ち上がりがなだらかになり
、又、紫外域の反射率自体も小さくなるので紫外線遮蔽
性能は低下する。暦数を増加すると紫外域の反射率も高
くなり反射の立ち上がりも急峻になり、又可視域の反射
も小さくなるので好ましい。
[Function] By using optical interference between a high refractive index film and a low refractive index film, it is possible to create an ultraviolet blocking glass that has high transmission and low reflection for visible light and high reflection for ultraviolet light. Design wavelength. The rising wavelength of this reflection can be selected by appropriately selecting . If the film number is small, this rise will be gradual, and the reflectance itself in the ultraviolet region will also be small, resulting in a decrease in ultraviolet shielding performance. Increasing the number of calendars is preferable because the reflectance in the ultraviolet region increases, the rise of reflection becomes steeper, and the reflection in the visible region also decreases.

空気側の最外眉は、可視域の反射を下げるために膜厚を
調節したりする。また、この目的のために低屈折率層が
、最外層にくるようにした方が効果的である。
The thickness of the outermost layer on the air side is adjusted to reduce reflection in the visible range. Further, for this purpose, it is more effective to place the low refractive index layer as the outermost layer.

[実施例] ガラス基板を真空槽にセットし、I X 10−’To
rrまで排気した。アルゴンと酸素の混合ガスを導入し
て2 X 10−”Torrに調節した後、ジルコニウ
ムと硼素の合金ターゲット(原子比でZr70%、8 
30%)をスパッタリングして高屈折率膜としてZrB
xOy膜を410人(A層)形成した。
[Example] A glass substrate was set in a vacuum chamber, and I
Exhausted to rr. After introducing a mixed gas of argon and oxygen and adjusting the pressure to 2 x 10-” Torr, a zirconium and boron alloy target (70% Zr in atomic ratio, 8
30%) as a high refractive index film by sputtering ZrB.
xOy film was formed by 410 people (layer A).

次にジルコニウムと珪素の合金ターゲット(原子比でZ
rlO%, St 90%)をスパッタリングして低屈
折率膜としてZrSi.0,膜を560人(B層)形成
した。引き続いてA層,B層,A層,B層と交互に成膜
し、最後にZrSixOy膜を?000人形成して、計
12層の紫外線遮断ガラスを作った。
Next, an alloy target of zirconium and silicon (Z
ZrSi. 0. Films were formed by 560 people (B layer). Subsequently, layers A, B, A, and B are alternately formed, and finally a ZrSixOy film is formed. 000 people formed a total of 12 layers of UV-blocking glass.

このようにして作った紫外線遮断ガラスの可視光線透過
率Tv.可視光線反射率Rv、335nmでの反射率は
それぞれ92%、7%、94%を示し、可視域での透過
率が高く、且つ紫外線反射性能の優れた紫外線遮断ガラ
スが得られた。
The visible light transmittance Tv of the ultraviolet blocking glass thus produced. The visible light reflectance Rv and the reflectance at 335 nm were 92%, 7%, and 94%, respectively, and an ultraviolet blocking glass with high transmittance in the visible range and excellent ultraviolet reflection performance was obtained.

[発明の効果] 干渉フィルター型多層膜を用いた紫外糸泉遮断ガラスは
、可視域の透過率を下げることなく、紫外域の反射を飛
躍的に高《できる。また層数と設計波長、各膜厚を適切
に選ぶことにより可視の反射を抑えることができる。
[Effects of the Invention] The ultraviolet blocking glass using an interference filter type multilayer film can dramatically increase the reflection in the ultraviolet region without lowering the transmittance in the visible region. In addition, visible reflection can be suppressed by appropriately selecting the number of layers, design wavelength, and thickness of each film.

低屈折率膜として本発明のZrO■, Y.0.で安定
化したZr02,TaaOs,SnO.BitOsなど
の1種とSL,B,Pなどの酸化物の1種からなる複合
酸化膜を用いることで機械的にも化学的にも耐久性のあ
る紫外線反射ガラスが可能となる。
As a low refractive index film, ZrO■, Y. 0. Zr02, TaaOs, SnO. By using a composite oxide film consisting of one type of oxide such as BitOs and one type of oxide such as SL, B, and P, it is possible to create ultraviolet reflective glass that is mechanically and chemically durable.

高屈折率膜と・して低屈折率膜と同一元素な含む酸化膜
を用いることで各層間の密着力を高め、また膜の非晶質
化により耐擦傷性の優れたものが得られる。
By using an oxide film containing the same element as the low refractive index film as the high refractive index film, the adhesion between each layer is increased, and by making the film amorphous, a film with excellent scratch resistance can be obtained.

紫外線遮断膜と熱線反射膜を組み合わせれば熱さだけで
なく、人間の陽焼けや室内の内装材料の紫外線劣化、退
色などを防げる。
Combining a UV-blocking film and a heat-reflecting film can prevent not only heat, but also sunburn for people and UV deterioration and discoloration of indoor interior materials.

大面積ガラスのコーティングなどでは直流スパッタリン
グが適するが、このとき特にSLにZr, Ta, T
iなどを含む合金ターゲットを用いることでスパッタリ
ングの安定性、成膜速度向上も同時に達成できる。
Direct current sputtering is suitable for coating large area glass, but in this case, Zr, Ta, T, etc.
By using an alloy target containing i or the like, sputtering stability and film formation speed can be improved at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の紫外線遮断ガラスの一例の断面図であ
る。 第2図(a)はZrBxOy膜中のBの含有量と膜の屈
折率nとの関係を示した図である。第2図(b)はZr
Siよ0,膜中のSiの含有量とnとの関係?、第2図
(C)はZ r B ■S i z O ,膜中のSi
の含゛′1・1                  
    ・.有量とnとの関係を示した図、第2図(d
)はTiSizOy膜中のSiの含有量とnとの関係図
である。 1:透明基体 2, 4, 6, 8, 10, 12:高屈折率膜3
, 5, 7, 9, 11, 13:低屈折率膜l3
:空気側最外層 ゛−コー−) 第 1 図 B203 Er BxOy,FjT’4”)          
   (lrレ7−っZγQ2十Bx03 第 2 図 (a) ?・5゛・O才月貫中の■,。2,5、。2(+−Hy
γ・ノ第2図Cb) 2r ellS; x 01 pf ノSiOλ 三roL+ S;O2 (モルブ・) 第 2 図 (C) 第 2 図 (d)
FIG. 1 is a sectional view of an example of the ultraviolet blocking glass of the present invention. FIG. 2(a) is a diagram showing the relationship between the content of B in the ZrBxOy film and the refractive index n of the film. Figure 2(b) shows Zr
Siyo0, what is the relationship between the Si content in the film and n? , FIG. 2(C) shows Z r B ■S i z O , Si in the film
Contains '1・1
・.. A diagram showing the relationship between abundance and n, Figure 2 (d
) is a relationship diagram between the Si content in the TiSizOy film and n. 1: Transparent substrate 2, 4, 6, 8, 10, 12: High refractive index film 3
, 5, 7, 9, 11, 13: low refractive index film l3
: Air side outermost layer (Figure 1 B203 Er BxOy, FjT'4")
(lrRe7-zZγQ20Bx03 Fig. 2 (a) ?・5゛・O Saitsukanchu ■, .2,5, .2(+-Hy
γ・Fig. 2 Cb) 2r ellS; x 01 pf ノSiOλ 3roL+ S;

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明基体上に高屈折率膜と低屈折率膜を交互に多
層積層してなる紫外線遮断ガラスで あって、空気側最外層となっている高屈折率膜又は低屈
折率膜が、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Biのうち
少なくとも1種とB、Si、Pのうち少なくとも1種を
含む酸化物を主成分とする非晶質膜であることを特徴と
する紫外線遮断ガラ ス。
(1) Ultraviolet blocking glass formed by alternately laminating multiple layers of high refractive index films and low refractive index films on a transparent substrate, where the high refractive index film or the low refractive index film is the outermost layer on the air side. Ultraviolet blocking glass characterized by being an amorphous film mainly composed of an oxide containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and Bi and at least one of B, Si, and P. .
(2)透明基体上に高屈折率膜と低屈折率膜を交互に多
層積層してなる紫外線遮断ガラスで あって、空気側最外層が低屈折率膜であってかつ、Zr
、Ti、Hf、Sn、Ta、Biのうち少なくとも1種
とB、Si、Pのうち少なくとも1種を含む酸化物を主
成分とする非晶質膜であることを特徴とする紫外線遮断
ガラス。
(2) Ultraviolet blocking glass formed by laminating multiple layers of high refractive index films and low refractive index films alternately on a transparent substrate, the outermost layer on the air side being a low refractive index film and containing Zr.
, Ti, Hf, Sn, Ta, and Bi and at least one of B, Si, and P.
JP1224493A 1989-03-07 1989-09-01 Ultraviolet screening glass Pending JPH03218822A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07146649A (en) * 1993-09-30 1995-06-06 Toppan Printing Co Ltd Seal
CN101859805A (en) * 2009-04-02 2010-10-13 三星康宁精密琉璃株式会社 The plural layers that are used for photovoltaic cell

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07146649A (en) * 1993-09-30 1995-06-06 Toppan Printing Co Ltd Seal
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