JPH0370202B2 - - Google Patents
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- JPH0370202B2 JPH0370202B2 JP56188950A JP18895081A JPH0370202B2 JP H0370202 B2 JPH0370202 B2 JP H0370202B2 JP 56188950 A JP56188950 A JP 56188950A JP 18895081 A JP18895081 A JP 18895081A JP H0370202 B2 JPH0370202 B2 JP H0370202B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/28—Interference filters
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は赤外線遮蔽積層体、特に可視光に対し
て良好な透過性を有しかつ赤外線及び近赤外線を
効果的に遮蔽可能な改良された赤外線遮蔽積層体
に関するものである。
て良好な透過性を有しかつ赤外線及び近赤外線を
効果的に遮蔽可能な改良された赤外線遮蔽積層体
に関するものである。
車両用窓ガラスなどでは、可視光に対して良好
な透過性を有するとともに、赤外線領域での光遮
蔽性をもたせることにより、窓ガラスでの熱遮断
性を改善し、特に外部から車内に入射する赤外線
を遮断して車両の冷房特性を向上させ、これによ
りエアコンのための動力損失を低減させることが
できる。
な透過性を有するとともに、赤外線領域での光遮
蔽性をもたせることにより、窓ガラスでの熱遮断
性を改善し、特に外部から車内に入射する赤外線
を遮断して車両の冷房特性を向上させ、これによ
りエアコンのための動力損失を低減させることが
できる。
前述した可視光の透過性及び赤外線遮蔽性を有
する窓ガラスを得るため、従来においては、通常
のガラス基板に赤外線遮蔽層を被覆する積層体が
実用化されているが、可視特性、赤外線遮蔽特
性、物理化学的耐久性などを満足し、特に車両用
窓ガラスとして充分な特性を有するものが得られ
なかつた。
する窓ガラスを得るため、従来においては、通常
のガラス基板に赤外線遮蔽層を被覆する積層体が
実用化されているが、可視特性、赤外線遮蔽特
性、物理化学的耐久性などを満足し、特に車両用
窓ガラスとして充分な特性を有するものが得られ
なかつた。
従来の赤外線遮蔽積層体としては、通常の可視
光透過性基板に単層の赤外線遮蔽層を積層した構
造から成り、この赤外線遮蔽層としてはITO
（Indium−Tin−Oxide：In2O3−SnO2化合物）な
どの半導体化合物が用いられている。
光透過性基板に単層の赤外線遮蔽層を積層した構
造から成り、この赤外線遮蔽層としてはITO
（Indium−Tin−Oxide：In2O3−SnO2化合物）な
どの半導体化合物が用いられている。
しかしながら、このITOに代表される半導体化
合物は、可視光領域から少し離れた赤外線領域
（本明細書中において波長約13000Å以上の領域を
いう）では比較的良好な赤外線遮蔽性を有し、ま
たその製造も比較的容易であるが、近赤外線領域
（本明細書において波長約7000〜13000Åの領域を
いう）では遮蔽性が不充分であり、特にこの近赤
外線領域では太陽光を主とした外光の強度が大き
く、この領域において車室内に大きなエネルギが
入射されてしまうという欠点があつた。
合物は、可視光領域から少し離れた赤外線領域
（本明細書中において波長約13000Å以上の領域を
いう）では比較的良好な赤外線遮蔽性を有し、ま
たその製造も比較的容易であるが、近赤外線領域
（本明細書において波長約7000〜13000Åの領域を
いう）では遮蔽性が不充分であり、特にこの近赤
外線領域では太陽光を主とした外光の強度が大き
く、この領域において車室内に大きなエネルギが
入射されてしまうという欠点があつた。
従来装置においても、前記ITO層の特性を変化
させ、遮蔽波長を近赤外線領域に伸長することが
考られているが、このような遮蔽波長の移動はそ
の製造上に困難性が多く、また可視光での透過性
を低下させてしまうという問題が生じ、可視光透
過性と赤外線及び近赤外線遮蔽性との両者を満足
する積層体を得ることが極めて困難であつた。ま
た、従来のITO単層により赤外線領域での遮蔽を
行うためには、その層厚を増加させなければなら
ず、例えば、通常の場合、充分な遮蔽を行うため
には、3000〜10000Å程度の層厚が必要であるが、
このような層厚増加時には、その機械的強度が著
しく低下して層が破壊あるいは剥離するという欠
点があつた。すなわち、この種の積層体では、そ
れ自体赤外線の吸収により内部で熱応力が生じ、
また車両等の窓ガラスとして用いられた場合には
その加工時あるいは使用時に機械的な歪みが発生
し、ITOの層厚が増加するとともにこのような層
歪みが加速度的に増加し、層の破壊、剥離が生
じ、機械的強度が著しく劣化することが知られて
いる。
させ、遮蔽波長を近赤外線領域に伸長することが
考られているが、このような遮蔽波長の移動はそ
の製造上に困難性が多く、また可視光での透過性
を低下させてしまうという問題が生じ、可視光透
過性と赤外線及び近赤外線遮蔽性との両者を満足
する積層体を得ることが極めて困難であつた。ま
た、従来のITO単層により赤外線領域での遮蔽を
行うためには、その層厚を増加させなければなら
ず、例えば、通常の場合、充分な遮蔽を行うため
には、3000〜10000Å程度の層厚が必要であるが、
このような層厚増加時には、その機械的強度が著
しく低下して層が破壊あるいは剥離するという欠
点があつた。すなわち、この種の積層体では、そ
れ自体赤外線の吸収により内部で熱応力が生じ、
また車両等の窓ガラスとして用いられた場合には
その加工時あるいは使用時に機械的な歪みが発生
し、ITOの層厚が増加するとともにこのような層
歪みが加速度的に増加し、層の破壊、剥離が生
じ、機械的強度が著しく劣化することが知られて
いる。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、可視光に対して良好な透過性
を有しかつ太陽光エネルギの波長分布中大きなエ
ネルギを有する短波長側の赤外線遮蔽を重視し
て、このような近赤外線を積層体の干渉反射によ
つて遮蔽しまた残りの赤外線に対しては吸収また
は反射によつて遮蔽することができ、さらに干渉
色の発生を抑制できる改良された赤外線遮蔽積層
体を提供することにある。
あり、その目的は、可視光に対して良好な透過性
を有しかつ太陽光エネルギの波長分布中大きなエ
ネルギを有する短波長側の赤外線遮蔽を重視し
て、このような近赤外線を積層体の干渉反射によ
つて遮蔽しまた残りの赤外線に対しては吸収また
は反射によつて遮蔽することができ、さらに干渉
色の発生を抑制できる改良された赤外線遮蔽積層
体を提供することにある。
本発明は可視光透過性基板上に、
可視光に対しては実質的に透過性を有し、長波
長の赤外線に対しては遮蔽性を有し、さらに可視
領域に比べ長波長側の領域で屈折率が低下する屈
折率特性を有し、しかも近赤外線スペクトルの中
心波長λに対する屈折率をnAとした時にその層厚
がほぼλ／4nAに設定された赤外線遮蔽層と、 可視光に対して実質的に透過性を有し、前記中
心波長λに対して前記赤外線遮蔽層より大きい屈
折率nBを有し、さらに可視領域およびこれに比べ
長波長側の赤外線領域でほとんど変化しない屈折
率特性を有し、しかもその層厚がほぼλ／4nBに
設定された干渉反射層と、 交互に複数層積層してなり、 近赤外線領域における両層の屈折率の差は大き
く近赤外線を干渉反射するとともに、可視光領域
における両層の屈折率の差は小さく干渉色の発生
を防止することを特徴とする。
長の赤外線に対しては遮蔽性を有し、さらに可視
領域に比べ長波長側の領域で屈折率が低下する屈
折率特性を有し、しかも近赤外線スペクトルの中
心波長λに対する屈折率をnAとした時にその層厚
がほぼλ／4nAに設定された赤外線遮蔽層と、 可視光に対して実質的に透過性を有し、前記中
心波長λに対して前記赤外線遮蔽層より大きい屈
折率nBを有し、さらに可視領域およびこれに比べ
長波長側の赤外線領域でほとんど変化しない屈折
率特性を有し、しかもその層厚がほぼλ／4nBに
設定された干渉反射層と、 交互に複数層積層してなり、 近赤外線領域における両層の屈折率の差は大き
く近赤外線を干渉反射するとともに、可視光領域
における両層の屈折率の差は小さく干渉色の発生
を防止することを特徴とする。
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。
明する。
第１図には本発明に係る赤外線遮蔽積層体を車
両用窓ガラスとして用いた場合の好適な実施例が
示され、可視光透過性基板１０上には、赤外線遮
蔽層２０と干渉反射層３０とが交互に複数層積層
配置され、外部から入射する太陽光１００を効果
的に遮蔽する。すなわち、赤外線遮蔽層２０は太
陽光１００に含まれる赤外線を吸収または反射し
て基板１０から車室内部に侵入することを防ぎ、
また赤外線遮蔽層２０と干渉反射層３０との干渉
反射作用によつて太陽光１００に含まれる近赤外
線を効果的に干渉反射する。
両用窓ガラスとして用いた場合の好適な実施例が
示され、可視光透過性基板１０上には、赤外線遮
蔽層２０と干渉反射層３０とが交互に複数層積層
配置され、外部から入射する太陽光１００を効果
的に遮蔽する。すなわち、赤外線遮蔽層２０は太
陽光１００に含まれる赤外線を吸収または反射し
て基板１０から車室内部に侵入することを防ぎ、
また赤外線遮蔽層２０と干渉反射層３０との干渉
反射作用によつて太陽光１００に含まれる近赤外
線を効果的に干渉反射する。
前記干渉反射作用を得るために、前記赤外線遮
蔽層は近赤外線スペクトルの中心波長λに対する
屈折率をnAとした時にその層厚がほぼλ／4nAに
設定され、また前記干渉反射層は波長λに対して
屈折率をnBとした時その層厚がほぼλ／4nBに設
定される。この中心波長λは近赤外線領域すなわ
ち波長7000〜13000Åの範囲で設定されるが、実
験的には、8000〜9500Åの範囲に設定することが
好適である。
蔽層は近赤外線スペクトルの中心波長λに対する
屈折率をnAとした時にその層厚がほぼλ／4nAに
設定され、また前記干渉反射層は波長λに対して
屈折率をnBとした時その層厚がほぼλ／4nBに設
定される。この中心波長λは近赤外線領域すなわ
ち波長7000〜13000Åの範囲で設定されるが、実
験的には、8000〜9500Åの範囲に設定することが
好適である。
前記両層２０，３０の積層は真空蒸着、スパツ
タリング、イオンプレーテイングなどの物理的方
法あるいは浸液法、噴霧熱分解法あるいは化学輸
送法などの化学的方法あるいはこれらを組合せた
方法によつて達成することができる。
タリング、イオンプレーテイングなどの物理的方
法あるいは浸液法、噴霧熱分解法あるいは化学輸
送法などの化学的方法あるいはこれらを組合せた
方法によつて達成することができる。
前記赤外線遮蔽層としては、従来単層で用いら
れていたITOが好適であり、特にこのITOとして
は可視光に対しては実質的に透過性を有するとと
もに、干渉反射作用を行うため、近赤外線に対し
ても実質的な透過性を有するものが良好であり、
従つて、ITOの特性をその遮蔽性が長波長側の赤
外線領域にて遮蔽性を有する特性とすればよく、
このような特性のITOは近赤外線領域まで遮蔽特
性を伸張したものと比較して容易に製造可能であ
る。
れていたITOが好適であり、特にこのITOとして
は可視光に対しては実質的に透過性を有するとと
もに、干渉反射作用を行うため、近赤外線に対し
ても実質的な透過性を有するものが良好であり、
従つて、ITOの特性をその遮蔽性が長波長側の赤
外線領域にて遮蔽性を有する特性とすればよく、
このような特性のITOは近赤外線領域まで遮蔽特
性を伸張したものと比較して容易に製造可能であ
る。
一方、前記干渉反射層としては、ITOなどの赤
外線遮蔽層と組合されて干渉反射作用を行うため
前記赤外線遮蔽層２０とは異なる屈折率を有し、
かつ可視光に対して実質的に透過性を有するもの
が望まれ、このような干渉反射層としては、
Tio2で代表される薄膜が好適である。
外線遮蔽層と組合されて干渉反射作用を行うため
前記赤外線遮蔽層２０とは異なる屈折率を有し、
かつ可視光に対して実質的に透過性を有するもの
が望まれ、このような干渉反射層としては、
Tio2で代表される薄膜が好適である。
以上のように、本発明によれば、基板１０上に
は赤外線遮蔽層と干渉反射層とが複数層交互に積
層されており、そのITO層の全厚さは従来のITO
単層によるものとほぼ同等でありあるいはそれよ
り薄くすることができる。そして、これら両層は
可視光に対して透過性を有し、例えばITO及び
Tio2は僅かに吸収を有するものの実際の使用状
態においては可視光に対して実用上充分な透明層
を形成する。
は赤外線遮蔽層と干渉反射層とが複数層交互に積
層されており、そのITO層の全厚さは従来のITO
単層によるものとほぼ同等でありあるいはそれよ
り薄くすることができる。そして、これら両層は
可視光に対して透過性を有し、例えばITO及び
Tio2は僅かに吸収を有するものの実際の使用状
態においては可視光に対して実用上充分な透明層
を形成する。
そして、波長13000Å以上の赤外線に対しては、
赤外線遮蔽層２０すなわちITOが吸収または反射
によつて良好な赤外線遮蔽特性を有し、この長波
長域の赤外線を効果的に遮蔽可能である。
赤外線遮蔽層２０すなわちITOが吸収または反射
によつて良好な赤外線遮蔽特性を有し、この長波
長域の赤外線を効果的に遮蔽可能である。
そして、従来遮蔽が困難であつた近赤外線領域
すなわち波長7000〜13000Åに対し、本発明の複
数積層は効果的な干渉反射作用を行う。すなわ
ち、この近赤外線に対して、ITO及びTio2は僅
かに吸収するものの光透過性を有するが、前述し
たように、両層はそれぞれ屈折率が異なり、また
その各層厚をλ／4nに設定しているので、両層
を透過する近赤外線は両者の干渉により基板１０
側に侵入することなく反射されてしまい、それぞ
れ単層では透過性を有するが、これらの複層組合
せによつて効果的に近赤外線の干渉反射を行い、
実用上極めて良好な遮蔽特性を示すことができ
る。
すなわち波長7000〜13000Åに対し、本発明の複
数積層は効果的な干渉反射作用を行う。すなわ
ち、この近赤外線に対して、ITO及びTio2は僅
かに吸収するものの光透過性を有するが、前述し
たように、両層はそれぞれ屈折率が異なり、また
その各層厚をλ／4nに設定しているので、両層
を透過する近赤外線は両者の干渉により基板１０
側に侵入することなく反射されてしまい、それぞ
れ単層では透過性を有するが、これらの複層組合
せによつて効果的に近赤外線の干渉反射を行い、
実用上極めて良好な遮蔽特性を示すことができ
る。
すなわち、従来の赤外線遮蔽層例えばITOの単
層によつては遮蔽が困難な近赤外線に対して赤外
線遮蔽層と干渉反射層との複層により効果的に干
渉反射を行つたものであり、これにより、可視光
の透過性を低下させることなく良好な赤外線遮蔽
作用を得ることが可能となる。
層によつては遮蔽が困難な近赤外線に対して赤外
線遮蔽層と干渉反射層との複層により効果的に干
渉反射を行つたものであり、これにより、可視光
の透過性を低下させることなく良好な赤外線遮蔽
作用を得ることが可能となる。
本発明による赤外線遮蔽層は干渉反射層に比し
て可視光に対する透過性が通常低いが、本発明で
は、両者の複層により本発明の赤外線遮蔽層の合
計厚さが従来の単層のITOと同等またはそれ以下
の層厚とするので、組合せられた積層体として
は、従来の単層のITOを用いたものに比較してそ
の可視光透過率を改善することが可能となる。
て可視光に対する透過性が通常低いが、本発明で
は、両者の複層により本発明の赤外線遮蔽層の合
計厚さが従来の単層のITOと同等またはそれ以下
の層厚とするので、組合せられた積層体として
は、従来の単層のITOを用いたものに比較してそ
の可視光透過率を改善することが可能となる。
一般に、多層膜において、各両層の干渉反射を
発生させた場合可視光に干渉色が生じ車両用窓ガ
ラスなどにおいては、この干渉色が色むら発生の
原因となる場合があるが、本発明では、これを効
果的に低減することが可能である。
発生させた場合可視光に干渉色が生じ車両用窓ガ
ラスなどにおいては、この干渉色が色むら発生の
原因となる場合があるが、本発明では、これを効
果的に低減することが可能である。
すなわち、一般に車両用窓ガラスでは、運転の
安全性を確保し又美観を保持するために、可視光
を強く反射したり域いはガラス自体に不快な着色
例えばピンク色の透過色或いは反射色を付する事
は望ましくない。しかしながら、単に屈折率の異
なる２種の透明体薄膜を積層し、7000〜13000Å
に干渉反射をもたらす様な積層構造とすると、他
の波長域に副次的な干渉反射を発生させ、可視域
に望ましくない干渉色が生じるという問題があつ
た。更に、この干渉反射色は、光源、積層体及び
眼の位置あるいは角度により著しく変化し積層体
に色むらがある様に感じさせるという問題があつ
た。
安全性を確保し又美観を保持するために、可視光
を強く反射したり域いはガラス自体に不快な着色
例えばピンク色の透過色或いは反射色を付する事
は望ましくない。しかしながら、単に屈折率の異
なる２種の透明体薄膜を積層し、7000〜13000Å
に干渉反射をもたらす様な積層構造とすると、他
の波長域に副次的な干渉反射を発生させ、可視域
に望ましくない干渉色が生じるという問題があつ
た。更に、この干渉反射色は、光源、積層体及び
眼の位置あるいは角度により著しく変化し積層体
に色むらがある様に感じさせるという問題があつ
た。
本発明においては、ITOの屈折率が波長に依在
し又積層体が僅かに可視光を吸収することを利用
して前記可視光干渉色の低減が行われている。
し又積層体が僅かに可視光を吸収することを利用
して前記可視光干渉色の低減が行われている。
前記ITO等の赤外遮蔽層の屈折率は可視領域で
は約2.0であるが、その長波長側（例えば6500Å）
或いは可視領域に臨接した赤外線領域の付近から
長波長側の領域では屈折率が低下し、近赤外線ス
ペクトルの中心波長λ付近では屈折率が1.8から
1.6程度となる。一方、Tio2等の干渉反射層の屈
折率はこれらの領域でもほとんど変化する事はな
い。尚、前記屈折率の低下が見られる波長及び低
下の程度はITO中のSno2濃度などITO膜の製造
条件により制御する事が出来る。
は約2.0であるが、その長波長側（例えば6500Å）
或いは可視領域に臨接した赤外線領域の付近から
長波長側の領域では屈折率が低下し、近赤外線ス
ペクトルの中心波長λ付近では屈折率が1.8から
1.6程度となる。一方、Tio2等の干渉反射層の屈
折率はこれらの領域でもほとんど変化する事はな
い。尚、前記屈折率の低下が見られる波長及び低
下の程度はITO中のSno2濃度などITO膜の製造
条件により制御する事が出来る。
そして、本発明におけるITOとTio2の積層体
は前記波長λ付近では赤外線遮蔽層と干渉反射層
との屈折率との差が大きいので干渉反射（赤外線
遮蔽）が顕著であるが、一方において可視領域で
は両層の屈折率の差が小さくなるので干渉反射
（干渉色）が少なくなる。
は前記波長λ付近では赤外線遮蔽層と干渉反射層
との屈折率との差が大きいので干渉反射（赤外線
遮蔽）が顕著であるが、一方において可視領域で
は両層の屈折率の差が小さくなるので干渉反射
（干渉色）が少なくなる。
以上の様にして、本発明によれば、ITO屈折率
の波長依存性を用いて可視干渉色の低減を行う事
が出来、更にこの干渉色低減効果の為に積層体の
製造時の各層に膜厚の許容誤差を大きく設定出来
る利点があり、コンピユータ解析及び積層体試作
実験によれば、例えばTio2−ITOの５層積層体
において、２層のITO層の厚さがともに設計値
λ／4nよりも20％ほど小さい場合、あるいは
Tio2層のうち一層の膜厚が設計値よりも20％ほ
ど小さい場合でさえ可視干渉色は無視できるほど
小さい事が確認されている。
の波長依存性を用いて可視干渉色の低減を行う事
が出来、更にこの干渉色低減効果の為に積層体の
製造時の各層に膜厚の許容誤差を大きく設定出来
る利点があり、コンピユータ解析及び積層体試作
実験によれば、例えばTio2−ITOの５層積層体
において、２層のITO層の厚さがともに設計値
λ／4nよりも20％ほど小さい場合、あるいは
Tio2層のうち一層の膜厚が設計値よりも20％ほ
ど小さい場合でさえ可視干渉色は無視できるほど
小さい事が確認されている。
この様な可視干渉色低減効果の最も顕著な例は
赤外線遮蔽層と干渉反射層との可視領域における
屈折率が等しい組合せの場合であり、赤外線遮蔽
層としてITOを使用し、又干渉反射層としてZro2
またはSn等を添加しないIn2O3等を使用した場合
である。
赤外線遮蔽層と干渉反射層との可視領域における
屈折率が等しい組合せの場合であり、赤外線遮蔽
層としてITOを使用し、又干渉反射層としてZro2
またはSn等を添加しないIn2O3等を使用した場合
である。
又、前述した波長依存性とともに、本発明によ
れば積層体が僅かに可視光を吸収する特性を有す
る事から前記可視干渉色を低減させる事が出来
る。すなわち、本実施例では、マグネトロンスパ
ツタ法によつてITO層及びTio2層に多数の欠陥
を生じさせており、この結果各層には僅かの可視
吸収特性が与えられている。この吸収はほぼ可視
領域の全域にわたつて均一に分布しているので、
積層体はそれ自体いわゆるニユ−トラルグレイ
（灰色）、極薄い褐色、または極薄い青色を帯びる
が、これらは勿論実用上悪影響のない色調に設定
されている。そして、この様に積層体が僅かに光
を吸収すると、干渉に起因する透過色並びに干渉
反射色を低減させ、例えば積層体を通して白い物
体を眺めた場合に、積層体の光吸収特性が物体の
白さをやわらげ、干渉色を低減する事が可能とな
る。
れば積層体が僅かに可視光を吸収する特性を有す
る事から前記可視干渉色を低減させる事が出来
る。すなわち、本実施例では、マグネトロンスパ
ツタ法によつてITO層及びTio2層に多数の欠陥
を生じさせており、この結果各層には僅かの可視
吸収特性が与えられている。この吸収はほぼ可視
領域の全域にわたつて均一に分布しているので、
積層体はそれ自体いわゆるニユ−トラルグレイ
（灰色）、極薄い褐色、または極薄い青色を帯びる
が、これらは勿論実用上悪影響のない色調に設定
されている。そして、この様に積層体が僅かに光
を吸収すると、干渉に起因する透過色並びに干渉
反射色を低減させ、例えば積層体を通して白い物
体を眺めた場合に、積層体の光吸収特性が物体の
白さをやわらげ、干渉色を低減する事が可能とな
る。
更に、本発明の積層体は大きな機械的強度を有
し、これは、各層が単体で極めて薄膜であり、こ
れら薄膜の積層により所望の全体的な遮蔽層が得
られているので、このような薄膜の積層は同一膜
厚の単層に比べて著しく大きな機械的強度を有
し、これは、層歪みの大きさが層厚と対応してい
ることから理解される。また、本発明のような複
数層の積層によれば、いずれかの積層で破壊が生
じた場合にも、その破壊あるいは亀裂が一層のみ
に止まり、他層へ及ぶことが少ないという効果を
有する。
し、これは、各層が単体で極めて薄膜であり、こ
れら薄膜の積層により所望の全体的な遮蔽層が得
られているので、このような薄膜の積層は同一膜
厚の単層に比べて著しく大きな機械的強度を有
し、これは、層歪みの大きさが層厚と対応してい
ることから理解される。また、本発明のような複
数層の積層によれば、いずれかの積層で破壊が生
じた場合にも、その破壊あるいは亀裂が一層のみ
に止まり、他層へ及ぶことが少ないという効果を
有する。
そして、本発明においては、干渉反射層として
Tio2のような機械的、化学的強度の優れた層を
用いた場合、このTio2を積層体の最表面に設け
ることにより、積層体全体を物理的あるいは化学
的に安定した状態とすることができ、この場合、
Tio2がITOに対して保護膜を形成することがで
きる。また、可視光透過性基板としてソーダライ
ムガラスを使用した場合、そのアルカリイオンが
赤外線遮蔽層として用いられるITOに侵入してそ
の光学特性が劣化する場合があるが、このような
場合、第１図のように、基板１０とITO２０との
間にTio2などの層３０を設けることによりITO
の保護を行うことができ、特に高温下での製造を
可能としてまた層の耐久性を改善することができ
る。
Tio2のような機械的、化学的強度の優れた層を
用いた場合、このTio2を積層体の最表面に設け
ることにより、積層体全体を物理的あるいは化学
的に安定した状態とすることができ、この場合、
Tio2がITOに対して保護膜を形成することがで
きる。また、可視光透過性基板としてソーダライ
ムガラスを使用した場合、そのアルカリイオンが
赤外線遮蔽層として用いられるITOに侵入してそ
の光学特性が劣化する場合があるが、このような
場合、第１図のように、基板１０とITO２０との
間にTio2などの層３０を設けることによりITO
の保護を行うことができ、特に高温下での製造を
可能としてまた層の耐久性を改善することができ
る。
更に、ITO、Tio2などの酸化物は紫外線遮蔽
効果を有し、これを利用して積層体内部への紫外
線侵入を防止することが可能となる。従つて、積
層体の構成材料ととして硫化物やハロゲン化物な
どの紫外線劣化しやすい物質を使用することが可
能となる。
効果を有し、これを利用して積層体内部への紫外
線侵入を防止することが可能となる。従つて、積
層体の構成材料ととして硫化物やハロゲン化物な
どの紫外線劣化しやすい物質を使用することが可
能となる。
理論的な計算結果及び実験によつても干渉反射
作用を最も有効に利用するためには、第１図に示
されるように、赤外線遮蔽層と干渉反射層の内屈
折率の高い層、図においては干渉反射層Tio2を
最表面層及び基板１０との接触層とすることが好
適であるが、本発明において、このような積層順
序は任意に決定可能であり、前述した各種の保護
作用その他が参照される。
作用を最も有効に利用するためには、第１図に示
されるように、赤外線遮蔽層と干渉反射層の内屈
折率の高い層、図においては干渉反射層Tio2を
最表面層及び基板１０との接触層とすることが好
適であるが、本発明において、このような積層順
序は任意に決定可能であり、前述した各種の保護
作用その他が参照される。
更に、前記積層数の決定時には、その層数が増
加するに従い、干渉反射が強くなる一方、その波
長領域が狭くなり、また可視光の吸収が増加し、
13000Å以上の波長域での赤外線遮蔽効果が高く
なり、更に製造工数が増加することなどが考慮さ
れ、通常、３、５、７及び９層程度とすることが
好適である。
加するに従い、干渉反射が強くなる一方、その波
長領域が狭くなり、また可視光の吸収が増加し、
13000Å以上の波長域での赤外線遮蔽効果が高く
なり、更に製造工数が増加することなどが考慮さ
れ、通常、３、５、７及び９層程度とすることが
好適である。
前述した実施例では、赤外線遮蔽層としてITO
が用いられているが、この層は13000Å以上の長
波長側赤外線に対して良好な遮蔽性を有し、また
可視光に対してはもちろん7000〜13000Åの近赤
外線領域において干渉反射を行うための透過性を
有するものであればよく、In2O3およびそれに
Sn、Ｗ、Mo、Ti、Ｆなどを添加したもの、
SnO2及びこれにSb、Ｐ、As、Ｆなどを添加した
もの、Cd2SnO4などの半導体化合物が使用可能で
ある。
が用いられているが、この層は13000Å以上の長
波長側赤外線に対して良好な遮蔽性を有し、また
可視光に対してはもちろん7000〜13000Åの近赤
外線領域において干渉反射を行うための透過性を
有するものであればよく、In2O3およびそれに
Sn、Ｗ、Mo、Ti、Ｆなどを添加したもの、
SnO2及びこれにSb、Ｐ、As、Ｆなどを添加した
もの、Cd2SnO4などの半導体化合物が使用可能で
ある。
また、本実施例のITOが電導性を有することを
利用して、窓ガラス表面電帯防止、ごみ付着防止
あるいはヒーター、アンテナ、電波シールド、防
犯センサなどのリード線として用いることも可能
である。
利用して、窓ガラス表面電帯防止、ごみ付着防止
あるいはヒーター、アンテナ、電波シールド、防
犯センサなどのリード線として用いることも可能
である。
以上の説明から明らかなように、本発明におけ
る赤外線遮蔽層及び干渉反射層の層厚はλ／4n
を基本とするが、これはその75％から130％の範
囲において変化させる事が出来この範囲内で実用
上充分の効果を得る事が出来る。すなわち、積層
体は可視光の平均透過率が70％以上でかつ干渉反
射色が実用上問題とならず、中心波長λ付近の透
過率が50％以下かつ波長15000〜20000Åの平均透
過率が可視光の平均透過率よりも小さければ、車
両用赤外線遮蔽ガラスとして、充分に使用するこ
とが出来、前記層厚の許容範囲でこのような特性
を充分に得ることが可能である。
る赤外線遮蔽層及び干渉反射層の層厚はλ／4n
を基本とするが、これはその75％から130％の範
囲において変化させる事が出来この範囲内で実用
上充分の効果を得る事が出来る。すなわち、積層
体は可視光の平均透過率が70％以上でかつ干渉反
射色が実用上問題とならず、中心波長λ付近の透
過率が50％以下かつ波長15000〜20000Åの平均透
過率が可視光の平均透過率よりも小さければ、車
両用赤外線遮蔽ガラスとして、充分に使用するこ
とが出来、前記層厚の許容範囲でこのような特性
を充分に得ることが可能である。
本発明に用いられる各層の屈折率ｎ（中心波長
λにおける）には実際上以下の条件を付与する事
が好適であり、すなわち、２種の薄膜の屈折率の
差は0.3以上、望ましくは0.5以上であつて、更に
２種の薄膜のうち大きい方の屈折率が1.5以上望
ましくは2.0以上であることが好適である。
λにおける）には実際上以下の条件を付与する事
が好適であり、すなわち、２種の薄膜の屈折率の
差は0.3以上、望ましくは0.5以上であつて、更に
２種の薄膜のうち大きい方の屈折率が1.5以上望
ましくは2.0以上であることが好適である。
更に、本発明に用いられるITO膜としては積層
体を構成するITO層の厚さの合計と等しい厚さを
有するITO単層膜に以下の膜物性を与えることが
望ましい。すなわち、可視領域並びに波長7000〜
13000Åで良好な透過率を有し、望ましくは可視
領域並びに波長8000〜10000Åの平均透過率が80
％以上である事が好適である。又、この単層膜は
波長13000Å以上では低い透過率を有し、望まし
くは波長13000〜20000Åの平均透過率が50％以下
かつ波長20000Åの透過率が30％以下であること
が好適である。
体を構成するITO層の厚さの合計と等しい厚さを
有するITO単層膜に以下の膜物性を与えることが
望ましい。すなわち、可視領域並びに波長7000〜
13000Åで良好な透過率を有し、望ましくは可視
領域並びに波長8000〜10000Åの平均透過率が80
％以上である事が好適である。又、この単層膜は
波長13000Å以上では低い透過率を有し、望まし
くは波長13000〜20000Åの平均透過率が50％以下
かつ波長20000Åの透過率が30％以下であること
が好適である。
以下に、本発明に係る赤外線遮蔽積層体の好適
な実施例を説明する。
な実施例を説明する。
実施例 １
コーニング社製7059ガラスを可視光透過性基板
として、この基板をイソプロパノール手拭洗浄
後、フレオンガススプレーをブローして前記イソ
プロパノールを蒸発させる。この洗浄後の基板に
赤外線遮蔽層としてのITO及び干渉反射層として
のTio2をスパツタリング法にてコーテイングす
る。すなわち、Tio2のスパツタリングは装置を
真空度１×10-6Torrにて基板を100℃に加熱した
後、高純度アルゴンガス雰囲気にて行われ、この
時のアルゴン圧力は３×10-3Torrであつた。ス
パツタリングはRFマグネトロンスパツタ
（14.56MHz）にて76mm径のTio2ターゲツトを使用
し約50Å／分の成膜速度で膜厚約1000ÅのTio2
被膜を形成した。この時のターゲツトと基板との
距離は150mmであり、スパツタ中黒黒里イ参100℃
に保持し、被膜の均一化のために基板を毎分20回
転で回転させた。また前記Tio2スパツタに先立
ち、シヤツタを閉じた状態で約５分間のブレスパ
ツタを実施した。以上の結果得られたTio2被膜
は屈折率が約2.4であつた。
として、この基板をイソプロパノール手拭洗浄
後、フレオンガススプレーをブローして前記イソ
プロパノールを蒸発させる。この洗浄後の基板に
赤外線遮蔽層としてのITO及び干渉反射層として
のTio2をスパツタリング法にてコーテイングす
る。すなわち、Tio2のスパツタリングは装置を
真空度１×10-6Torrにて基板を100℃に加熱した
後、高純度アルゴンガス雰囲気にて行われ、この
時のアルゴン圧力は３×10-3Torrであつた。ス
パツタリングはRFマグネトロンスパツタ
（14.56MHz）にて76mm径のTio2ターゲツトを使用
し約50Å／分の成膜速度で膜厚約1000ÅのTio2
被膜を形成した。この時のターゲツトと基板との
距離は150mmであり、スパツタ中黒黒里イ参100℃
に保持し、被膜の均一化のために基板を毎分20回
転で回転させた。また前記Tio2スパツタに先立
ち、シヤツタを閉じた状態で約５分間のブレスパ
ツタを実施した。以上の結果得られたTio2被膜
は屈折率が約2.4であつた。
次に、前記Tio2被膜の上にITO被膜が形成さ
れる。基板温度は370℃で、真空度は４×
10-6Torrで保持した後、アルゴンガスを圧力３
×10-3Torrに保ち、DCマグネトロンスパツタリ
ングにより、約350Å／分の成膜速度で膜厚約
1400ÅのITO被膜が形成された。この時のITOの
SnO2含有量は約10モルパーセントであつた。こ
のITOスパツタリング中、基板は毎分20回転で回
転され、これに先立つプレスパツタは約５分間行
われた。以上から得られたITO被膜は波長λ付近
における屈折率が約1.7であつた。
れる。基板温度は370℃で、真空度は４×
10-6Torrで保持した後、アルゴンガスを圧力３
×10-3Torrに保ち、DCマグネトロンスパツタリ
ングにより、約350Å／分の成膜速度で膜厚約
1400ÅのITO被膜が形成された。この時のITOの
SnO2含有量は約10モルパーセントであつた。こ
のITOスパツタリング中、基板は毎分20回転で回
転され、これに先立つプレスパツタは約５分間行
われた。以上から得られたITO被膜は波長λ付近
における屈折率が約1.7であつた。
更に、前記ITOの上には再びTio2被膜が同様
の方法で形成され、３層の積層体が形成され、そ
の分光透過率曲線が第２図に示される。
の方法で形成され、３層の積層体が形成され、そ
の分光透過率曲線が第２図に示される。
第２図から明らかなように、この実施例１によ
れば、近赤外線領域すなわち波長9500Å付近の透
過率に大幅な低下が見られ、複数層の積層による
干渉反射に基づく近赤外線の遮蔽効果が現われて
いることが理解される。
れば、近赤外線領域すなわち波長9500Å付近の透
過率に大幅な低下が見られ、複数層の積層による
干渉反射に基づく近赤外線の遮蔽効果が現われて
いることが理解される。
この干渉反射が生じている波長（9500Å）から
各層厚を求めると、赤外線遮蔽層tA及び干渉反射
層厚tBは各屈折率がnA＝1.7そしてnB＝2.4である
ことから、 tA＝9500／４×1.7≒1400 tB＝9500／４×2.4≒990 となり、実測値tA＝1400、tB＝1000とほぼ一致す
ることが理解される。
各層厚を求めると、赤外線遮蔽層tA及び干渉反射
層厚tBは各屈折率がnA＝1.7そしてnB＝2.4である
ことから、 tA＝9500／４×1.7≒1400 tB＝9500／４×2.4≒990 となり、実測値tA＝1400、tB＝1000とほぼ一致す
ることが理解される。
実施例 ２
実施例１では、ITOが一層のみであり、その層
厚が約1000Åであるので、長波長の赤外線
（13000Å以上の波長域）ではその透過率低下が少
ないが、実際の窓ガラスなどとして利用する場合
には、このITOの積層数が増加するので、従来周
知のことから実用上良好な赤外線遮蔽効果を示す
ことができる。
厚が約1000Åであるので、長波長の赤外線
（13000Å以上の波長域）ではその透過率低下が少
ないが、実際の窓ガラスなどとして利用する場合
には、このITOの積層数が増加するので、従来周
知のことから実用上良好な赤外線遮蔽効果を示す
ことができる。
この実施例では、積層体は可視光での透過率が
最大83パーセント、平均75パーセント程度とな
り、僅かに灰色に着色されるが、実用上充分良好
な透過性を示す。また干渉反射により、可視光領
域での干渉色がみられるが、この干渉色は実用上
差支えない程度に弱い。
最大83パーセント、平均75パーセント程度とな
り、僅かに灰色に着色されるが、実用上充分良好
な透過性を示す。また干渉反射により、可視光領
域での干渉色がみられるが、この干渉色は実用上
差支えない程度に弱い。
第３図には第２図の実施例１と同様の方法で
Tio2とITOとを順次７層に積層した実施例の分
光透過率が示されている。
Tio2とITOとを順次７層に積層した実施例の分
光透過率が示されている。
第２図と比較して明らかなように、積層数の増
加により、干渉反射の生じる波長は9600Å程度と
なり、実施例１とほぼ同様であるが、その反射強
度は増加し、一方反射の波長範囲は狭くなつてい
る。従つて、これを窓ガラスに用いれば、近赤外
線に対する干渉反射の特性が向上することが理解
される。
加により、干渉反射の生じる波長は9600Å程度と
なり、実施例１とほぼ同様であるが、その反射強
度は増加し、一方反射の波長範囲は狭くなつてい
る。従つて、これを窓ガラスに用いれば、近赤外
線に対する干渉反射の特性が向上することが理解
される。
そして、実施例２では、ITOの層厚が全体とし
て増加するため、長波長赤外線に対する遮蔽特性
が改善されていることが理解される。
て増加するため、長波長赤外線に対する遮蔽特性
が改善されていることが理解される。
一方、積層数増加に伴い、可視光に対する透過
率も僅かに低下しているが、その可視光透過率は
最高約83パーセント、平均70パーセントであり、
実用上充分な透過性を有する。このように、積層
数の増加により、赤外線及び可視光の両者に対し
て透過率が低下するが赤外線透過率の低下は可視
光透過率の低下に比べて層厚の影響を敏感に受け
るため、この実施例２によれば、可視光の透過率
を僅かに押えながら赤外線遮蔽性能を大きく改善
することができる。
率も僅かに低下しているが、その可視光透過率は
最高約83パーセント、平均70パーセントであり、
実用上充分な透過性を有する。このように、積層
数の増加により、赤外線及び可視光の両者に対し
て透過率が低下するが赤外線透過率の低下は可視
光透過率の低下に比べて層厚の影響を敏感に受け
るため、この実施例２によれば、可視光の透過率
を僅かに押えながら赤外線遮蔽性能を大きく改善
することができる。
第３図における波長約13500Å付近の透過率低
下は積層体構造による副次的な干渉反射に起因す
るが、この反射によつても、赤外線遮蔽性を改良
していることが理解される。同様に、副次的な干
渉反射は可視光領域にもみられるが、これは多数
の弱い反射であるため、透過率を僅かに低下させ
ている一方で、積層体の反射色をぼかすために有
効である。
下は積層体構造による副次的な干渉反射に起因す
るが、この反射によつても、赤外線遮蔽性を改良
していることが理解される。同様に、副次的な干
渉反射は可視光領域にもみられるが、これは多数
の弱い反射であるため、透過率を僅かに低下させ
ている一方で、積層体の反射色をぼかすために有
効である。
なお、実施例２では、積層数が多いため、各層
は長時間加熱状態にさらされることとなり、熱処
理効果によつてその特性が変化する場合がある
が、このような各層間の特性のばらつきを均一化
するために積層完了後に全体の積層体を熱処理す
ることが好適である。
は長時間加熱状態にさらされることとなり、熱処
理効果によつてその特性が変化する場合がある
が、このような各層間の特性のばらつきを均一化
するために積層完了後に全体の積層体を熱処理す
ることが好適である。
実施例 ３
第４図には実施例１と同様に３層の積層体を用
い、そのITOの層厚を実施例１の1400Åから約
1200Åに変更した場合の分光透過率特性を示し、
この実施例によれば、干渉反射を発生させる理想
的な波長が僅かに移動するが、これによつても充
分実用性のある積層体が得られることが理解され
る。
い、そのITOの層厚を実施例１の1400Åから約
1200Åに変更した場合の分光透過率特性を示し、
この実施例によれば、干渉反射を発生させる理想
的な波長が僅かに移動するが、これによつても充
分実用性のある積層体が得られることが理解され
る。
尚、前述した発明においては、基板に垂直方向
の入射光に対する使用を重視してきたが基盤に対
して斜めに入射する光に対する光学特性を重視し
て積層体の層厚を変更修正する事も可能である。
の入射光に対する使用を重視してきたが基盤に対
して斜めに入射する光に対する光学特性を重視し
て積層体の層厚を変更修正する事も可能である。
以上説明したように、本発明によれば、干渉色
の発生を効果的に抑制しながら可視光を良好に透
過することができ、かつ赤外線、特に近赤外線に
対しても極めて効果的な遮蔽作用を有する積層体
を得ることができ、車両用窓ガラスその他の種々
の透明体に本発明を利用することが可能である。
の発生を効果的に抑制しながら可視光を良好に透
過することができ、かつ赤外線、特に近赤外線に
対しても極めて効果的な遮蔽作用を有する積層体
を得ることができ、車両用窓ガラスその他の種々
の透明体に本発明を利用することが可能である。
第１図は本発明に係る赤外線遮蔽積層体の好適
な実施例を示す要部断面図、第２，３，４図はそ
れぞれ本発明の好適な実施例における分光透過率
特性図である。 １０……可視光透過性基板、２０……赤外線遮
蔽層、３０……干渉反射層、１００……太陽光。
な実施例を示す要部断面図、第２，３，４図はそ
れぞれ本発明の好適な実施例における分光透過率
特性図である。 １０……可視光透過性基板、２０……赤外線遮
蔽層、３０……干渉反射層、１００……太陽光。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可視光透過性基板上に、 可視光に対しては実質的に透過性を有し、長波
長の赤外線に対しては遮蔽性を有し、さらに可視
領域に比べ長波長側の領域で屈折率が低下する屈
折率特性を有し、しかも近赤外線スペクトルの中
心波長λに対する屈折率をnAとした時にその層厚
がほぼλ／4nAに設定された赤外線遮蔽層と、 可視光に対して実質的に透過性を有し、前記中
心波長λに対して前記赤外線遮蔽層より大きい屈
折率nBを有し、さらに可視領域およびこれに比べ
長波長側の赤外線領域でほとんど変化しない屈折
率特性を有し、しかもその層厚がほぼλ／4nBに
設定された干渉反射層と、 を交互に複数層積層してなり、 近赤外線領域における両層の屈折率の差は大き
く近赤外線を干渉反射するとともに、可視光領域
における両層の屈折率の差は小さく干渉色の発生
を防止することを特徴とする赤外線遮蔽積層体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の積層体におい
て、前記赤外線遮蔽層はITOによつて形成するこ
とを特徴とする赤外線遮蔽積層体。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の積
層体において、前記干渉反射層はTiO2によつて
形成することを特徴とする赤外線遮蔽積層体。
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