JPH05193993A - 段階的傾斜虹色防止被覆透明嵌込み窓ガラス物品 - Google Patents

段階的傾斜虹色防止被覆透明嵌込み窓ガラス物品

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JPH05193993A JP4163089A JP16308992A JPH05193993A JP H05193993 A JPH05193993 A JP H05193993A JP 4163089 A JP4163089 A JP 4163089A JP 16308992 A JP16308992 A JP 16308992A JP H05193993 A JPH05193993 A JP H05193993A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 虹色防止層及び光学的機能性層の厚さ及び屈
折率に許容性のある虹色防止層を有する実質的に透明な
嵌込み窓ガラス物品。 【構成】 実質的に透明な基体と、その表面上の実質的
に透明な被覆とからなる嵌込み窓ガラス物品で、前記被
覆が、前記基体よりも大きな屈折率を有する光学的機能
性層及び前記基体表面と前記光学的機能性層との間に位
置する虹色防止層を有し、前記虹色防止層が、前記基体
表面からの距離と共に実質的に一定な屈折率で前記基体
の屈折率より大きな屈折率を有する前記基体表面上の高
屈折率領域及びその高屈折率領域の上にある多層傾斜段
階領域を有し、前記傾斜段階領域の各々の屈折率が前記
基体表面からの距離と共に実質的に一定で、前記基体表
面に近い方の各他の傾斜段階領域の屈折率よりは大きい
屈折率を有し、然も、前記高屈折率領域の直ぐ上にある
第一傾斜段階領域が前記高屈折率領域の屈折率よりも小
さい屈折率を有する物品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、嵌込み窓ガラス(glazi
ng)等の用途の如きガラス及び他の透明基体上に用いる
のに特に適した虹色防止(anti-iridescent)被覆に関す
る。多領域虹色防止層は、基体表面の上で、光学的機能
性層の下に与えられる。本発明は、更にそのような構造
体を製造する方法を与える。
【0002】
【従来の技術】ガラス及び同様な透明基体に透明な膜を
被覆し、透過性、反射性、電気伝導性等の如き光学的性
質を与えるか又は変化することができることはよく知ら
れている。そのような被覆の特に重要な商業的用途に
は、例えば赤外線反射性、低輻射率、及び太陽エネルギ
ー(solar load)減少性等が含まれる。太陽エネルギー制
御用途として、例えば、そのような被覆は嵌込み窓ガラ
ス板を通過する非可視波長の太陽エネルギーの量を減少
させ、建物、自動車等内の空調負荷を減少させる。低輻
射率嵌込み窓ガラス用途では、そのような被覆は、嵌込
み窓ガラス板を通る暖められた建物内部から赤外線が失
われるのを減少させることにより、寒冷地での建物の暖
房負荷を減少させる。例えば、典型的には、ガラス及び
他の透明材料に、赤外線を反射させるための酸化錫、酸
化インジウム、又は錫酸カドミウムの如き透明半導体膜
を被覆することができる。これらの同じ材料及び他の材
料の被覆も電気を伝導し、窓、特に自動車、飛行機等の
窓を加熱して曇りや氷を除去するための抵抗加熱器とし
て用いられる。
【0003】そのような被覆を有する基体は虹色、即ち
着色反射光を示し、透過光でも僅かに色を示すことがあ
ることはよく知られた問題である。そのような虹色は干
渉現象の結果であると一般に考えられており、その場
合、被覆の外面で部分的に反射した或る波長の光が、基
体の被覆の内面から反射したその波長の光と位相がず
れ、一方、別の波長の反射光では波長が合い、干渉して
強くなる。与えられた波長の反射光が干渉して弱くなる
か又は強くなる程度は、波長及び被覆の光学的厚さの関
数である。
【0004】約1μより薄く、特に約0.75μより薄い被
覆に典型的に伴われる虹色効果は、多くの建築、自動
車、及び他の用途で美的に許容出来ないものである。実
際、干渉色は、多くの商業的用途でかなり実際的に重要
な厚さ範囲である0.1 〜1.0 μの厚さ範囲の被覆で起き
る。例えば、現在商業的に製造されている被覆した嵌込
み窓ガラス板の大部分は、約0.1 〜1.0 μの厚さ範囲の
被覆を有し、それは特に反射日光で顕著な虹色を示す。
虹色の存在は、一般に多くの嵌込み窓ガラス用途でエネ
ルギー効率の大きい被覆ガラスを使用すること、潜在的
エネルギー保存性によりその利用コストが有効になるで
あろうと言う事があるにも拘わらず、妨げるものと一般
に考えられている。更に、被覆の厚さの均一性が欠けて
いると、時々縞模様と呼ばれている1枚のガラスに多重
色の外観を生ずる結果になり、屡々嵌込み窓ガラスユニ
ットを可視的に許容出来ないものにする。
【0005】ガラス又は同様な基体上のそのような膜被
覆から可視干渉色を減少させる既知の一つの方法は、被
覆の厚さを1μより大きく増大することである。しか
し、厚い被覆は製造するのに一層費用がかかり、一層多
くの反応物及び長い付着時間を必要とする。更に、それ
らは熱応力の結果として亀裂が入り易い傾向を有する。
干渉色を減少させる別の方法には、基体表面と光学的機
能性被覆との間に下層被覆を使用することが含まれる。
例えば、3,000 〜4,000 Åの厚さのフッ素ドープ酸化錫
の低輻射率被覆に対する既知の着色抑制下地被覆は、ガ
ラス基体と外側被覆との間のSi−O−C中間層から本
質的になる。中間層は基体と外側被覆の中間的屈折率を
有し、約700 Åの厚さを有する。
【0006】ゴールドン(Gordon)による米国特許第4,44
0,822 号明細書には、暖められた建物のガラス領域を通
る赤外線による熱損失は、被覆されていない窓を通る熱
損失の約半分になると言われている。被覆したガラスに
虹色が見えることは、その使用を妨げる主な理由になる
と言われている。ゴールドンの米国特許は、ガラスが、
そのガラスと被覆との間に連続的に変化する屈折率を持
つ中間層を有する赤外線反射性材料の被覆を有する透明
ガラス窓構造体に関する。中間層の屈折率は、基体とそ
の中間層の界面での低い値から、赤外線反射性被覆との
界面での高い値まで連続的に増大すると言われている。
例えば、その特許の第5図には、酸化錫と酸化珪素から
なる下層を示し、その場合、錫の相対的割合、従って屈
折率が、両方共ガラス表面からの距離と共に増大する。
屈折率はガラス表面での約1.5 から、赤外線反射性材料
の厚膜被覆との界面での約2.0 まで増大する。基体と被
覆との間に、二つの境界での値の間で屈折率が変化する
変動屈折率層を挿入することにより虹色の着色を低い水
準に減少させることは、「建築被覆の設計の原理」(Pri
nciples of Design of Architectural Coatings,) APPL
IED OPTICS, Vol.22, No.24, pp. 4127-4144 (15 Decem
ber, 1983)に示唆されている。
【0007】他の方法も示唆されてきた。ゴールドンに
よる米国特許第4,308,316 号、及びゴールドンによる米
国特許第4,187,336 号(ゴールドンの第4,308,316 号の
分割)の明細書には、ガラスの上で、酸化錫の厚膜被覆
の下に単層及び二層の下地被覆が虹色を減少させるもの
として教示されている。ガラスと半導体被覆との間の一
つ以上の透明材料層は、ガラスとその半導体の屈折率の
中間の屈折率を有すると言われている。これらの特許に
より教示されている二重中間層には、低い屈折率を有す
るガラスに最も近い第一内層及び比較的大きな屈折率を
有する半導体被覆に近い第二内層を含み、両方の値は直
ぐ上で述べたようにガラスと被覆との屈折率値の中間に
ある。
【0008】ゴールドンによる米国特許第号4,419,386
、及びゴールドンによる第4,377,613 号(ゴールドン
による第4,419,386 号の分割)の明細書では、虹色を減
少させるために、ガラス基体と紫外線反射性被覆との間
に中間層を入れている。中間層は、ゴールドンによる前
記米国特許第4,187,336 号明細書に記載されているもの
と同様であるが、屈折率の順序が逆である。即ち、ガラ
スから遠い内層は低い屈折率を有するが、ガラスに近い
内層高い屈折率を有する。順序を逆にすることにより、
一層薄い層を用いて色の抑制を達成することが特許請求
されている。
【0009】窓の被覆にとって色の特性が重要であるこ
とは、「蒸着Sn−ドープIn23膜:基本的光学的性
質及びエネルギー効果性窓への応用」(Evaporated Sn-D
opedIn2O3 Films: Basic Optical Properties and Appl
icarions to Energy-Efficient Windows), J. Appl. Ph
ys. 60 (11) pp. 123-159でも認識されている。その文
献の .C節には、虹色を著しく減少させるための反射
防止処理が論じられいる。初期の酸化物型窓被覆は虹色
で悩まされており、希望の低い熱放射性を得るのに必要
な膜厚よりも遥かに大きな膜厚を製造業者が使用するよ
うになっていたことが記述されている。これは材料の利
用性及び処理時間に関して非効率的であることが認めら
れている。スパッターによるオキシフッ化アルミニウム
の反射防止被覆が言及されている。
【0010】ゴールドンの特許の下地被覆の幾つかを含
めた多くのそのような既知の虹色防止下地被覆は、曇り
の問題を与えている。特にゴールドンの特許のあるもの
には、開示された被覆の多くが通常の窓ガラスに用いら
れた時、かなりの曇り又は散乱光を示すことが認められ
ている。この欠点を直すため、ゴールドンはガラス基体
表面上にSiO2 の如き低屈折率材料の層を先ず付着さ
せることを奨めている。この目的のためにSi34 及び
GeO2 も示唆されている。特に、もし最初の層が、例
えば、SnO2 を含めた多量の材料を含むと、「曇りが
形成され易くなる」ことが明確に述べられている。
【0011】ゴールドンの特許及び他の教示で示唆され
ている虹色防止下地被覆に関する別の問題は、それらが
中間層の厚さに敏感なことである。特に、虹色防止効果
度は、正確な厚さ範囲内で極めて均一な厚さを持つ中間
層を付着させることに強く依存している。例えば、米国
特許第4,187,336 号明細書には、或る単一層の下地被覆
の屈折率の±0.02の変化、又は厚さの±10%の変化で、
色飽和値を観察可能な値に上昇させるのに充分であるこ
とが示唆されている。工業的規模で被覆基体を製造する
場合、或る場合にはそのような狭い範囲内の被覆の付着
を保証することは困難である。許容可能な一層広い厚さ
変動を持てるように、或る二重中間層系がゴールドンに
より示唆されている。膜厚変動を許容出来る被覆系は商
業的及び経済的に望ましいものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、本発明の少なくとも或る好ましい態様として、パラ
メーターの偏差、特に虹色防止中間層及び光学的機能性
被覆(低輻射率被覆、太陽エネルギー調節被覆等)の両
方の厚さ及び屈折率の偏差に対し許容性のある虹色防止
層を有する被覆を持つ実質的に透明な嵌込み窓ガラス物
品を与えることである。特に、本発明の目的は、工業的
実施で丈夫な実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品及びそ
の製造方法を与えることにある。特に、本発明の目的
は、少なくとも或る好ましい態様として、現在利用可能
な製造方法及び装置を用いて容易に達成できる許容範囲
を有する製造工程明細及び製品であるそのような嵌込み
窓ガラス物品を与えることである。本発明のこれら及び
他の目的は、次の開示及び記載から一層よく理解される
であろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様に従
い、嵌込み窓ガラス物品は、被覆された表面を有するガ
ラス又は他の実質的に透明な基体を有し、特に前記基体
の表面の少なくとも一領域に、低輻射率太陽エネルギー
制御、電気伝導性、赤外線及び紫外線反射性等の如き光
学的機能性を与えるのに適合する層からなる実質的に透
明な被覆を有する。そのような光学的機能性層は、遂行
される光学的機能(単数又は複数)により、単一の均一
な膜からなっていてもよく、或は膜積層体からなってい
てもよい。いずれの場合でも、通常存在する虹色が虹色
防止層により解消され、その虹色防止層は一番上の光学
的機能性層よりも薄い。虹色防止層は、基体の直ぐ上に
あるその基体よりも大きな屈折率を有する高屈折率領域
を含む。虹色防止層は更に高屈折率領域の直ぐ上に重ね
られた多層傾斜段階領域を有する。高屈折率領域及び傾
斜段階領域の各々の屈折率は、基体表面からの距離と共
に実質的に一定である。各傾斜段階領域では、屈折率は
基体表面に近い方の隣の傾斜段階領域の屈折率よりも高
い。高屈折率領域の直ぐ上にある第一傾斜段階領域は、
高屈折率領域の屈折率よりも小さな屈折率を有する。従
って、虹色防止層は、高屈折率領域と第二高屈折率領域
(少なくとも第二傾斜段階領域を含む)との間に挟まれ
た低屈折率領域(少なくとも第一傾斜段階領域を含む)
を有する。
【0014】本発明の第二の態様は、直ぐ上で述べた実
質的に透明な嵌込み窓ガラス物品を製造する方法に関す
る。特にそのような方法は、実質的に透明な基体上に高
屈折率領域を付着させ、次に傾斜段階領域を付着させ、
次に光学的機能性層を付着させることからなる。下で更
に説明し記述するように、本発明の或る好ましい態様に
は熱分解付着法により、前記付着を行うことが含まれ
る。
【0015】本発明は、多くの理由から被覆された嵌込
み窓ガラス物品の分野で大きな進歩を与えるものであ
る。最も注目すべきことは、或る好ましい態様として、
光学的機能性層及び虹色防止層の両方で膜の厚さ、膜厚
均一性、屈折率値等で自然に起きる変動に対し許容性の
ある製品及びそのような製品を製造する方法を与えるこ
とである。本発明の好ましい態様の実質的に透明な嵌込
み窓ガラス物品は、殆ど又は全く可視虹色を示さず、然
も、例えば、低輻射率、可視透過性、赤外線反射性、紫
外線反射性の如き望ましい光学的性質及び(又は)電気
伝導性を与える。本発明の虹色防止層は、そのような光
学的性質を与えるのに用いられる多くの商業的に重要な
被覆と両立することができる。或る好ましい態様に従っ
て、単一の均一な目に見えるが弱くなった色又は無色の
外観が与えられる。更に、そのような利点は、本発明の
多くの好ましい態様により、従来知られた虹色防止膜の
コストよりも殆ど又は全く製造コストを増大することな
く達成される。これは、或る好ましい態様として本発明
により、工程制御の簡単化、使用材料の減少、安価な材
料、及び(又は)製造時間の短縮を可能にすることによ
り達成される。これに関し、好ましい態様の虹色防止下
地被覆が多くの光学的機能性外側被覆について広い厚さ
範囲に亙って無色の外観を与えるのに有効であること
は、本発明の重要な利点であることに注意すべきであ
る。本発明は、これらの特徴及び利点を、よく知られた
容易に商業的に入手できる製造装置及び材料を用いて与
えることができることも、この工業的分野の当業者によ
って認められるであろう。更に、理論によって拘束され
たくはないが、そのような好ましい態様の性能は、虹色
防止層によって与えられるナトリウム抑制によって改良
されるものと考えられている。更に、上記利点の幾つか
又は全てが、被覆ガラス工業で現在用いられている製造
方法と完全に両立することができる連続的方法を使用す
ることにより、本発明の或る好ましい態様に従い達成す
ることができる。現在利用可能な光学的予測プログラム
は、その幾つもの方式が被覆ガラス工業の当業者によく
知られており、市販されているが、本発明の虹色防止層
の種々の領域について最適の厚さ及び屈折率を決定する
のに容易に用いることができる。
【0016】低屈折率領域が高屈折率領域の間に挟まれ
ていることは、本発明の嵌込み窓ガラス物品の虹色防止
層の極めて重要な特徴である。理論によって拘束された
くはないが、本発明の重要な特徴は、少なくとも一つに
はこの重要な特徴から得られるものと考えられる。特
に、その工業的耐性、即ち膜厚屈折率等の如きパラメー
ターの変動に対する許容性は、少なくとも一つにはこの
高/低/高屈折率サンドイッチ構造によるものと考えら
れる。
【0017】本発明の更に別の利点及び特徴は、図面に
関連して下に記載する或る好ましい態様についての詳細
な記述から一層よく理解できるであろう。
【0018】〔好ましい態様についての詳細な記述〕時
々光学的機能性層を「最上面被覆」等としてここで言及
するが、それは記述及び理解を容易にするためであり、
特に光学的機能性層が一番上の位置にある単一膜として
例示されている図面に関連して取られたものであること
を理解されたい。しかし、光学的機能性層を大気に曝さ
れる層又はさもなければ必然的に一番上の位置を占める
層に限定するものではない。例えば、本発明の付加的層
をもつ或る態様では、例えば保護層で光学的機能性層を
覆ってもよい。他の態様として、被覆表面を嵌込み窓ガ
ラス物品の第二の層として積層してもよい。
【0019】本発明の虹色防止下地被覆は、被覆された
基体に無色の外観を与えるように適用することができる
と共に、別法として、嵌込み窓ガラス物品に目に見える
が単一で実質的に均一なぼやけた色を与えるように適用
することができる。本発明の開示に基づき、最終的製品
の他の光学的特徴及び性質を決定すると共に、これらの
結果の一方又は他方を達成するための屈折率及び膜の厚
さの選択は、当業者により経験的に容易に決定すること
ができ、例えば、市販の光学的予測ソフトウェアープロ
グラムを用いることにより容易に決定することができ
る。そのようなプログラムは、典型的には市販コンピュ
ーター装置で行われるが、最適の最終的商業的製品に非
常に近いものを極めて得易くすることがよく知られてい
る。典型的には、個々の層の厚さ及び屈折率によって分
類された一定の嵌込み窓ガラス物品の光学的性質を表し
たグラフを用いて、最適膜積層体設計の領域を決定する
ことができる。特にそのようなグラフによる表現は、本
発明の工業的に耐性のある膜積層体設計を容易に決定す
るのに役立たせることができる。即ち、その性能の設計
は、被覆した嵌込み窓ガラス物品の工業的製造中、正常
な膜の厚さ、屈折率、及び他の因子の変動を許容するこ
とができる。
【0020】図面は、実際の大きさを示すものではな
く、明確な例示及び図面を理解し易くするため、膜の厚
さはガラス基体に対し非常に誇張して描かれていること
を認識すべきである。特に第1図に関し、実質的に透明
な嵌込み窓ガラス10は、上の表面16上に被覆14を有する
ガラス基体12を持つものとして示されている。ガラス基
体12は、約1.5 の屈折率を有するソーダ・石灰・ガラス
であるのが好ましい。例えば、嵌込み窓ガラス物品は建
築嵌込み窓ガラス用などに用いるのに適合するであろ
う。ガラスに代わる基体も適用できるであろうが、熱分
解付着の如き被覆14を形成する或る方法は、或る別の基
体材料、例えば或るプラスチック基体に対しては不適切
になることを当業者は認めるであろう。被覆14は、基体
よりも大きな屈折率を有する光学的機能性層18を有す
る。層18は大気に曝されている。第1図の好ましい態様
に従えば、その被覆は低輻射率、赤外線及び紫外線反射
率を含めた光学的機能性を与える。光学的機能性層18は
約2,000 〜10,000Åの厚さを有するのが好ましい。光学
的機能性層は一層好ましくは約2,000 〜5,000 Åの厚
さ、最も好ましくは約3,500 〜4,000 Åの厚さを有し、
約1.7 〜2.5 、一層好ましくは約1.9 〜2.1 、最も好ま
しくは約1.9 (550nm波長の光で測定して)の平均屈折率
(可視波長範囲に亙って)を有する。光学的機能性層18
にとってそのように好ましい材料には、例えば酸化錫、
フッ素をドープした酸化錫、及び適当な屈折率を有する
他の金属酸化物が含まれる。最も好ましい態様に従え
ば、層18は1.9 の屈折率(平均)を有するフッ素をドー
プした酸化錫から本質的になる。そのような態様では、
層18は実質的に透明であり、即ちそれは可視光線に対し
て実質的に透明で(目的用途の範囲内で)ある。それは
太陽エネルギー調節のための赤外線反射性及び紫外線反
射性も与える。更に、それは良好な電気伝導度を有し、
従って、電気抵抗加熱等を含めた用途にも用いることが
できる。本発明の高/低/高屈折率サンドイッチ構造
は、特に或る明確な厚さ範囲、2500〜3000Å、3500〜40
00Å、及び4800〜5200Åのフッ素化酸化錫からなる光学
的機能性層の下で用いると特に効果である。厚さの変動
に対する許容性は、最初の二つの範囲のフッ素化酸化錫
の場合に特に良好である。フッ素化されていない酸化錫
に対しても、ほぼ同様な好ましい厚さ範囲が適用され
る。一般にここで用いられる「酸化錫」及び「Sn
2 」は、特に別に指示しない限り、フッ素化及び非フ
ッ素化酸化錫の両方を意味する。本発明のそのような好
ましい態様は、絶縁された嵌込み窓ガラスユニット及び
同様な用途で用いるのに特に有利である。絶縁された嵌
込み窓ガラスユニットには、隣接したガラス板の間に空
気間隙を有する多層ガラス板を有するものが含まれる。
2枚型嵌込み窓ガラスユニットでは、外側板の外側表面
を第一表面とし、その内側表面(即ち、空気間隙の方に
向いた表面)を第二表面とし、内部ガラス板の外側表面
(同じく空気間隙の方を向いている表面)を第三表面と
し、内部ガラス板の内側表面を第四表面とすると、その
ような好ましい態様による本発明の被覆は、寒い気候
(例えば、北部アメリカ)の所では第三表面上にあるの
が好ましく、暖かい気候(例えば、南部アメリカ)では
第二表面上にあるのが好ましいであろう。3枚型嵌込み
窓ガラスユニットでは、その被覆は暖かい気候の所で
は、第二表面上にあるのが好ましく、冷たい気候の所で
は第五表面(最も内側のガラス板の空気間隙側)上にあ
るのが好ましい。
【0021】本発明の別の極めて好ましい態様によれ
ば、嵌込み窓ガラス物品10は建築用嵌込み窓ガラスの目
的に適合し、被覆14は低輻射率被覆であり、その層18は
約3,500 〜4,000 Åの厚さを有するフッ素化酸化錫から
本質的になる。下に記載する好ましい虹色防止層に関連
して、得られる嵌込み窓ガラス物品は反射及び透過光の
両方で実質的に無色である。即ち、そのような嵌込み窓
ガラス物品で通常見られるような虹色は、被覆の光学的
性質を実質的に損なうことなく解消されている。特に、
酸化錫又はフッ素ドープ酸化錫層の低輻射率特性は、虹
色防止層によりひどく低下したり阻害されることはな
い。
【0022】虹色防止性がそのような薄い光学的機能性
膜と共に達成されることは、本発明の好ましい態様の大
きな利点である。上で述べた如く、或る従来法の教示
は、虹色を避けるために一層薄い膜を使用することを推
奨しているが、それには、熱応力亀裂を一層起こし易い
傾向、付着時間が長い(従って、一層コストが掛か
る)、透明性の失われ方が大きいこと等を含めた幾つか
の欠点を有する。
【0023】上で述べた本発明の好ましい態様の酸化錫
層18の代わりに、又はそれと一緒に、数多くの別の光学
的機能性層を用いることができることは、本発明の開示
を考慮することにより当業者に認められるであろう。特
に有利な別の材料には、例えば、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化インジウム錫、アンチモンドープ酸化錫、及び
酸化タングステンが含まれる。光学的機能性層18は、多
層膜の複合体でもよく、上で述べた如く大気に曝されて
いなくてもよい。例えば、前述の低輻射率膜に、二酸化
珪素等の如き保護材料の被覆を与えてもよい。例えば、
耐摩耗性膜、着色用膜等の如き補助的膜を含めた、光学
的機能性層18の主体膜と一緒に用いることができる夥し
い数の付加的及び別の膜が当業者には認められるであろ
う。大気に曝されない被覆14に関し、それは嵌込み窓ガ
ラス物品の積層されたガラス板の間の界面に配置しても
よい。別法として、それは2枚型嵌込み窓ガラス物品で
用いられる透明基体の内側表面に用い、その被覆が2枚
の対峙したガラス板の間の真空又は空気間隙に曝される
ようにしてもよい。
【0024】被覆14は、通常特に被覆された表面から反
射した太陽光を見ると、それがない時に生ずる目に見え
る虹色を実質的に解消する虹色防止層20を有する。虹色
防止層20は、最も顕著なものとして可視透明性、赤外線
反射性、紫外線反射性、及び低い輻射率を含めた上述の
光学的機能性膜に望ましい性質を実質的に損なうことな
く、可視虹色を解消している。層20は光学的機能性層18
よりも薄く、好ましくは約400 〜1,300 Å、一層好まし
くは約700 〜1,000 Åの厚さを有する。図1の好ましい
態様では、それは二つの高屈折率領域の間に挟まれた低
屈折率領域から本質的になる。高屈折率領域22はガラス
基体12の表面16の直ぐ上に付着されている。別の表面又
は別の層の「直ぐ」上に、又はそれを覆って配置された
層又は領域と言う記述は、それがそのような層又は表面
との界面を、それらの間に別の層又は領域を介在させる
ことなく形成していることを意味するものとする。例示
した好ましい態様として、虹色防止層20は表面16の直ぐ
上及び層18の直ぐ下に配置されている。ここで用いられ
ているように、このことは、虹色防止層20と基体12との
間には薄膜被覆等は存在しないことを意味するものとす
る。従って、表面16は、被覆14を付着させる前に基体12
の上に何等かの他の被覆材料が付着されているのではな
く、基体12の主体材料の表面である。同様に、虹色防止
層20は、光学的機能性層18の直ぐ下に、それらの間に中
間的膜又は被覆が存在しないと言う意味で、位置してい
る。
【0025】高屈折率領域22は、約100 〜500 Åの厚
さ、一層好ましくは100 〜300 Åの厚さである。第一領
域22が基体12の屈折率よりも大きな屈折率を有すると言
うことは、上で述べた本発明の一般的原理に従った図1
の態様の重要な特徴である。約1.5 の屈折率を有するソ
ーダ・石灰・ガラス又は他の材料の基体の場合、領域22
の屈折率はガラス基体12の屈折率より大きい。領域22の
屈折率は、好ましくは約1.6 〜2.5 、一層好ましくは約
1.9 〜2.1 、最も好ましくは約1.9 である。高屈折率領
域22に適した材料は商業的に容易に入手することがで
き、本記載を見ることにより当業者には明らかになるで
あろう。1.9 の屈折率を有する酸化錫は、ガラス基体12
及び酸化錫(任意にフッ素化されている)光学的機能性
層18を用いた本発明の上記低輻射率態様で領域22として
最も好ましい。高屈折率領域22に適した材料を下の表A
に列挙する。
【0026】
【表1】 表A 高屈折率を有する被覆材料 材料 式 屈折率 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 酸化錫 SnO2 1.9 窒化珪素 Si34 2.0 一酸化珪素 SiO 約2.0 酸化亜鉛 ZnO 2.0 酸化インジウム In23 2.0 酸化バナジウム V2 5 約2.0 酸化タングステン WO3 約2.0 酸化ニオブ Nb25 2.1 酸化タンタル Ta25 2.1 酸化ジルコニウム ZrO2 2.1 酸化セリウム CeO2 2.2 硫化亜鉛 ZnS 2.3 酸化チタン TiO2 2.5
【0027】図1に例示した本発明の好ましい態様とし
て、高屈折率領域22の上の第一傾斜段階領域は、高屈折
率領域22の直ぐ上に配置された低屈折率領域24である。
第二傾斜段階領域、高屈折率領域26は、低屈折率領域24
の直ぐ上で、光学的機能性層18の直ぐ下に配置されてい
る。従って、低屈折率領域24は、高屈折率領域22と26と
の間に挟まれている。領域24と26は、一緒になって約30
0 〜800 Åの範囲の厚さを有するのが好ましい。図1に
例示した好ましい態様として、領域24と26の各々は、約
100 〜400 Åの厚さを持つのが最も好ましい。低屈折率
領域24の屈折率は、好ましくは約1.0 〜1.9 、一層好ま
しくは約1.4 〜1.7 である。光学的機能性の屈折率傾斜
段階を確立するためには、高屈折率領域22の屈折率より
も充分低くありさえすればよい。従って、上で言及した
好ましい低輻射率態様の場合には、領域22で好ましくは
用いられる酸化錫の屈折率1.9 より充分低くありさえす
ればよい。しかし、領域24の屈折率は基体の屈折率より
も低いのが好ましい。これにより、上で述べた極めて薄
い領域厚さでも優れた虹色防止性能を最終製品に与える
ことが見出されている。上で述べた好ましい低輻射率態
様として、低屈折率領域24は、約1.44の屈折率を有する
二酸化珪素、SiO2 から本質的になる。別の材料は容
易に商業的に入手することができ、本発明の記載を見る
ことにより当業者には明らかになるであろう。低屈折率
領域24に適した材料を下の表Bに列挙する。
【0028】 表B 低屈折率を有する被覆材料 材料 式 屈折率 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 酸化アルミニウム Al23 1.65 二酸化珪素 SiO2 1.44 シリコーン重合体 [(CH3)2 SiO]n 1.4 フッ化マグネシウム MgF2 1.38 クリオライト Na3AlF6 1.33
【0029】各傾斜段階領域から次の領域への屈折率の
値の変化は、少なくとも約0.1 、一層好ましくは少なく
とも約0.2 であるべきである。更に、各段階は、実質的
に別々の膜として機能を果たすのに充分な領域又は膜の
厚さを持たなければならない。そのような各段階又は変
化は、少なくとも約100 Åの膜厚を含むのが好ましい。
全ての工業的付着方法は、一つの領域から次の領域への
変化が起きる或る厚さの領域を形成することを含んでい
ることを、当業者は認めるであろう。本発明の内容で一
つの傾斜領域段階から次の領域段階への変化又は段階
は、膜の厚さに関連した屈折率の変化を考慮して、実質
的に区別された屈折率段階(この場合のように、高から
低、又は低から高)を持つ光学的性質が得られるように
充分鋭いものである。
【0030】領域26の屈折率は約1.55〜1.75であるのが
好ましい。それは約1.65であるのが最も好ましい。高屈
折率領域26に適した材料は商業的に容易に入手すること
ができ、本開示を見て当業者には明らかになるであろ
う。ガラス基体を有し、層14及び領域22に酸化錫を用い
た上で言及した極めて好ましい低輻射率態様に従い、領
域24は約1.44の屈折率を有する二酸化珪素から本質的に
なる約100 〜400 Åの厚さを有し、領域26は約100 〜40
0 Åで、酸化アルミニウム、Al23 、又は約1.65の屈
折率を有する二酸化珪素と二酸化錫、SiO2 /SnO
2 の均一な組成物から本質的になる。適当な更に別の材
料には、例えば上記表A及び表Bに列挙した材料の混合
物が含まれる。低屈折率膜、即ち、第一傾斜段階領域
に、約1.65の屈折率を有する酸化アルミニウムの如き比
較的高い屈折率を有する材料を用いた場合、勿論領域26
のために更に高い屈折率を有する材料を選択しなければ
ならないことは本開示を見た当業者には明らかであろ
う。上記記載から、図1に例示したような本発明の少な
くとも一つの好ましい態様として、被覆14の全ての層
が、酸化錫、二酸化珪素、又はそれら二つの混合物から
形成されることは認められるであろう。被覆の形成でそ
のように僅かな材料を用いることにより重要な製造上の
利点を得ることができる。
【0031】本発明の被覆を形成する幾つかの方法は容
易に商業的に入手することができ、当業者によく知られ
ている。虹色防止層20及び光学的機能性層18を付着する
のに好ましい方法には、例えば真空スパッタリング、ゾ
ル・ゲル法、及び噴霧熱分解及び化学的蒸着を含めた熱
分解付着法が含まれる。本発明の被覆の層に用いられる
材料の屈折率は、それらの付着で用いられる方法により
僅かに変化してもよいことは認められるべきである。
【0032】次に図2に関し、そこには本発明の第二の
好ましい態様が例示されている。特に、実質的に透明な
嵌込み窓ガラス物品50は、実質的に透明なガラス基体52
を有する。実質的に透明な被覆54が、ガラス基体52の表
面56の上に形成されている。被覆54は、大気に露出した
光学的機能性層及び基体52と光学的機能性層58との間の
虹色防止層60を有する。図1の態様の場合と同様に、虹
色防止層60は薄膜被覆から目に見える虹色を除くために
用いられ、無色の外観を与えるか、又は単一の実質的に
均一な弱い僅かに認められる色を与える結果になる。い
ずれの場合でも、虹色防止層は、被覆に用いられる特定
の光学的機能性層により光学的機能性層58の、可視光線
透明性、赤外線反射性、紫外線反射性、低輻射率を含め
た希望の光学的性質及び(又は)電気伝導性を実質的に
阻害又は妨害することなく虹色防止機能を果たす。光学
的機能性層58は、約0.7 μの厚さを有する酸化錫等の低
輻射率層であるのが好ましい。或る好ましい態様に従
い、被覆54は実質的に透明な低輻射率被覆であり、この
場合光学的機能性層58は約2,000 〜10,000Å、一層好ま
しくは約2,000 〜5,000 、最も好ましくは約3,500 〜4,
000 Åの厚さであり、約1.7 〜2.5 の屈折率(可視波長
範囲に亙って)、最も好ましくは約1.9 の屈折率(550nm
の波長で測定)を有する。層58に適した材料には、図1
の態様の光学的機能性層18について上で述べたものが含
まれる。最も好ましいのは、約1.9 の屈折率及び約3,50
0 〜4,000 Åの実質的に均一な厚さを有する酸化錫層で
ある。
【0033】図2の態様の層60は、ガラス基体52の表面
56の直ぐ上にある高屈折率領域62と、それに続く四つの
傾斜段階領域から本質的になる。層60は低輻射率層58よ
りも薄い。領域62の屈折率は基体52の屈折率より大き
く、好ましくは約1.6 〜2.5 、最も好ましくは約1.9 で
ある。図1の態様の高屈折率領域22について上で述べた
材料は、図2の態様の高屈折率領域62についても適して
いる。高屈折率領域62の好ましい厚さは約100 〜500
Å、一層好ましくは約100 〜300 Åである。酸化錫が、
約1.9 の高い屈折率、その透明性、均一に付着させ易い
こと、環境に対する安定性、嵌込み窓ガラス物品の他の
好ましい材料との両立性を考慮して、領域62に極めて好
ましい。
【0034】高屈折率領域62の直ぐ上に、第一傾斜段階
領域、低屈折率領域64を付着する。低屈折率領域64に適
した材料には、図1の態様の低屈折率領域24について上
で述べたものが含まれる。領域64は、好ましくは約1.0
〜1.9 、一価好ましくは1.4〜1.5 、最も好ましくは約
1.44の屈折率を有する。領域64の厚さは約100 〜400Å
であるのが好ましい。最も好ましいのは、約1.44の屈折
率、及び約100 〜400Åの実質的に均一な厚さを有する
二酸化珪素の層である。
【0035】低屈折率領域64は、高屈折率領域62と、第
二高屈折率領域、第二傾斜段階領域66との間に直接挟ま
れている。図2の態様の第二高屈折率領域の後に、夫々
前の領域よりも大きな屈折率を有する二つの付加的傾斜
段階領域68及び70が続いている。特に、領域66は低屈折
率領域64の直ぐ上に付着されており、領域64の屈折率よ
り大きな屈折率を有する。従って、低屈折率領域64が約
1.44の屈折率を有する好ましい態様では、領域66は好ま
しくは約1.5 〜1.6 の屈折率、最も好ましくは約1.55の
屈折率を有する。領域66に適した材料には、上記表A及
び表Bの材料の数多くの混合物が含まれる。準領域66の
厚さは約100 〜400 Åであるのが好ましい。
【0036】次の傾斜段階領域、領域68は、領域66の直
ぐ上に付着されており、領域66の屈折率より大きな屈折
率を有する。領域68の屈折率は好ましくは約1.6 〜1.7
、最も好ましくは約1.65である。準領域66の厚さは約1
00 〜400 Åであるのが好ましい。適当な材料には、図
1の態様の第二高屈折率領域26について上で述べたもの
が含まれ、酸化アルミニウム及び二酸化珪素と酸化錫と
の混合物が含まれるが、後者のものがその付着の容易
さ、透明性、好ましい態様の他の材料との両立性、及び
材料の一般性を考慮して好ましい。
【0037】最後に、最後の傾斜段階領域、領域70が領
域68の直ぐ上で、光学的機能性層58の直ぐ下に付着され
ている。それは領域68より大きく、領域58よりは小さい
屈折率を有し、好ましくは約1.7 〜1.8 、最も好ましく
は約1.75の屈折率を有する。適当な材料は容易に商業的
に入手することができ、本開示を見て当業者には明らか
になるであろう。好ましい材料には上の表A及び表Bに
列挙した材料の混合物が含まれる。
【0038】図1の態様の場合と同様に、被覆54は種々
の商業的に既知の付着方法を用いて形成することがで
き、スパッタリング、噴霧熱分解、ゾル・ゲル法、及び
化学蒸着が含まれる。次の実施例は、本発明の好ましい
態様の製造を例示するものである。
【0039】実施例1 ソーダ・石灰・フロート法ガラスを実験室的ベルト炉で
約600 ℃に加熱した。7.0 %のジフルオロエタン、0.4
%の水、0.4 %の四塩化錫、及び残余の窒素からなるガ
ス状混合物を、加熱したガラスの上に通し、約270 Åの
厚さの酸化錫膜を付着させる結果を与えた。四塩化錫及
び水蒸気は、反応の直ぐ前まで別々に維持した。二酸化
珪素の第二膜をその酸化錫膜の上に、0.4 %のシラン、
60%の酸素及び残余の窒素からなるガス混合物を加熱ガ
ラスの上に通すことにより付着させた。第二膜は約140
Åの厚さであった。酸化アルミニウムの第三膜を、0.1
%の塩化ジエチルアルミニウム、10%の酸化二窒素及び
残余の窒素からなるガス状混合物を加熱ガラスの上に通
すことにより形成した。反応物は反応の直前まで別々に
維持した。この層の厚さは約170 Åであった。酸化錫の
厚い層は約3,500 Åであり、ガラスの上に第一酸化錫膜
のために用いたガス状混合物と同じ組成を有するガス状
混合物を通すことにより形成した。得られた生成物は、
約3%の色純度を有し、約0.2 の赤外線輻射率を持って
いた。
【0040】本開示を見て、或る好ましい態様について
の今までの記述は限定のためではなく例示のためである
ことは当業者に分かるであろう。本開示を考慮して種々
の変更が容易に明らかになるであろうが、そのような明
らかな変更を含め、本発明の全ての範囲を特許請求の範
囲は包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス基体の表面上に実質的に透明な被覆が形
成された本発明の好ましい態様に従う実質的に透明な嵌
込み窓ガラス物品の部分的に取り除いた断面図である。
【図2】本発明の第二の好ましい態様の断面図である。
【符号の説明】
10 嵌込み窓ガラス 12 ガラス基体 14 被覆 18 光学的機能性層 20 虹色防止層 22 第一高屈折率傾斜段階領域 24 第一低屈折率傾斜段階領域 26 第二高屈折率傾斜段階領域 50 嵌込み窓ガラス 52 ガラス基体 54 被覆 58 光学的機能性層 60 虹色防止層 62 第一高屈折率傾斜段階領域 64 第一低屈折率傾斜段階領域 66 第二高屈折率傾斜段階領域

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に透明な基体と、その表面上にあ
    る実質的に透明な被覆とからなる実質的に透明な嵌込み
    窓ガラス物品において、前記被覆が、前記基体よりも大
    きな屈折率を有する光学的機能性層及び前記基体表面と
    前記光学的機能性層との間に位置する虹色防止層を有
    し、前記虹色防止層が、前記光学的機能性層よりも薄
    く、前記基体表面からの距離と共に実質的に一定な屈折
    率で前記基体の屈折率より大きな屈折率を有する前記基
    体表面上の高屈折率領域及びその高屈折率領域の上にあ
    る多層傾斜段階領域を有し、前記傾斜段階領域の各々の
    屈折率が前記基体表面からの距離と共に実質的に一定
    で、前記基体表面に近い方の各他の傾斜段階領域の屈折
    率よりは大きい屈折率を有し、然も、前記高屈折率領域
    の直ぐ上にある第一傾斜段階領域が前記高屈折率領域の
    屈折率よりも小さい屈折率を有する、実質的に透明な嵌
    込み窓ガラス物品。
  2. 【請求項2】 第一傾斜段階領域の屈折率が、基体の屈
    折率より小さい請求項1に記載の実質的に透明な嵌込み
    窓ガラス物品。
  3. 【請求項3】 第一傾斜段階領域の直ぐ上の第二傾斜段
    階領域の屈折率が光学的機能性層の屈折率より小さい請
    求項1に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  4. 【請求項4】 基体がガラスであり、虹色防止層の高屈
    折率領域が約1.6 〜2.5 の範囲の屈折率を有する請求項
    1に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  5. 【請求項5】 第一傾斜段階領域が、約1.0 〜1.9 の範
    囲の屈折率を有する請求項4に記載の実質的に透明な嵌
    込み窓ガラス物品。
  6. 【請求項6】 第二傾斜段階領域が、約1.55 〜1.75
    の範囲の屈折率を有する請求項5に記載の実質的に透明
    な嵌込み窓ガラス物品。
  7. 【請求項7】 第二傾斜段階領域が、光学的機能性層の
    直ぐ下にある請求項6に記載の実質的に透明な嵌込み窓
    ガラス物品。
  8. 【請求項8】 基体がガラスであり、光学的機能性層が
    約2,000 〜10,000Åの厚さで、本質的にSnO2 からな
    り、高屈折率領域が約100 〜300 Åの厚さをもち、Sn
    2 、Si34 、SiO、ZnO、In23 、V
    2 5 、WO3 、Nb25 、Ta25 、ZrO2 、Ce
    2 、ZnS、TiO2 、及びそれらの何れかの混合物
    からなる第一群から選択された材料から本質的になり、
    第一傾斜段階領域が100 〜400 Åの厚さで、Al23
    SiO2 、式[(CH3 )2SiO]nのシリコーン重合
    体、MgF2 、Na3AlF6 、及びそれらの何れかの混
    合物からなる第二群から選択された材料から本質的にな
    り、第二傾斜段階領域が約200〜500 Åの厚さで、Al2
    3 及び前記第一群及び第二群から選択された材料の適
    当な混合物からなる群から選択された材料から本質的に
    なる請求項7に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物
    品。
  9. 【請求項9】 基体が約1.5 の屈折率を有するガラスで
    あり、光学的機能性層が約2,000 〜5,000 Åの厚さで、
    約1.9 の屈折率を有し、高屈折率領域が約100 〜500 Å
    の厚さで、約1.9 の屈折率を有し、第一傾斜段階領域が
    約100 〜400Åの厚さで、約1.44の屈折率を有し、第二
    傾斜段階領域が約100 〜400 Åの厚さで、約1.65の屈折
    率を有する請求項7に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガ
    ラス物品。
  10. 【請求項10】 光学的機能性層及び高低屈折率領域
    が、夫々酸化錫から本質的になり、第一傾斜段階領域が
    二酸化珪素から本質的になり、第二傾斜段階領域がAl2
    3 、及びSnO2 とSiO2 との混合物からなる群か
    ら選択された材料から本質的になる請求項9に記載の実
    質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  11. 【請求項11】 多層傾斜段階領域が三つの傾斜段階領
    域からなり、第一傾斜段階領域の屈折率が基体の屈折率
    より小さく、第二傾斜段階領域が前記第一傾斜段階領域
    の直ぐ上にあり、第三傾斜段階領域が前記第二傾斜段階
    領域の直ぐ上で、前記光学的機能性層の直ぐ下にあり、
    第三傾斜段階領域が前記光学的機能性層の屈折率より小
    さい屈折率を有する請求項1に記載の実質的に透明な嵌
    込み窓ガラス物品。
  12. 【請求項12】 基体が約1.5 の屈折率を有するガラス
    であり、光学的機能性層が約2,000 〜10,000Åの厚さ
    で、約1.7 〜2.5 の屈折率を有する低輻射率膜であり、
    高屈折率領域が約100 〜300 Åの厚さで、約1.9 〜2.1
    の屈折率を有し、第一傾斜段階領域が約100 〜400 Åの
    厚さで、約1.4 〜1.5 の屈折率を有し、第二傾斜段階領
    域が約100 〜400 Åの厚さで、約1.5 〜1.6 の屈折率を
    有し、第三傾斜段階領域が約100 〜400 Åの厚さで、約
    1.6 〜1.7 の屈折率を有する請求項11に記載の実質的に
    透明な嵌込み窓ガラス物品。
  13. 【請求項13】 光学的機能性層が約3,500 〜4,000 Å
    の厚さで、約1.9 のの屈折率を有する酸化錫から本質的
    になり、高屈折率領域が約1.9 の屈折率を有する酸化錫
    から本質的になり、第一傾斜段階領域が二酸化珪素から
    本質的になり、約1.44の屈折率を有し、第二傾斜段階領
    域が約1.55の屈折率を有し、第三傾斜段階領域が約1.65
    の屈折率を有する請求項12に記載の実質的に透明な嵌込
    み窓ガラス物品。
  14. 【請求項14】 約1.5 の屈折率を有する実質的に透明
    なガラス基体と、その基体の表面の一領域上にある実質
    的に透明な低輻射率被覆とからなる実質的に透明な嵌込
    み窓ガラス物品であって、前記被覆が、約1.9 の屈折率
    を有する約2,000 〜5,000 Åの厚さの酸化錫から本質的
    になる大気に露出した光学的機能性層と、前記基体表面
    と前記光学的機能性層との間にある虹色防止層とからな
    り、前記虹色防止層が、前記光学的機能性層よりも薄
    く、前記基体表面の直ぐ上の約1.9 の屈折率を有する約
    100 〜300 Å厚の酸化錫の高屈折率領域、前記高屈折率
    領域の直ぐ上にある約1.44の屈折率を有する約100 〜40
    0 Åの厚さの二酸化珪素の第一傾斜段階領域、及び前記
    第一傾斜段階領域の直ぐ上で、前記光学的機能性層の直
    ぐ下にある約1.65の屈折率を有する、SiO2 /SnO
    2 混合物及びAl2 3 からなる群から選択された材料の
    約100 〜400 Å厚の第二傾斜段階領域から本質的になる
    実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  15. 【請求項15】 実質的に透明な基体の表面上に実質的
    に透明な被覆を付着させることからなり、然も、前記被
    覆が光学的機能性層と、前記基体表面と前記光学的機能
    性層との間の虹色防止層とからなり、前記付着が:最初
    に前記基体表面の直ぐ上に高屈折率領域で、前記基体の
    屈折率よりも大きな屈折率を有する高屈折率領域を付着
    させ、次に前記高屈折率領域の直ぐ上に多層傾斜段階領
    域で、前記高屈折率領域の屈折率より小さい実質的に一
    定の屈折率を有する第一傾斜段階領域と、該第一傾斜段
    階領域の直ぐ上にある前記第一傾斜段階領域の屈折率よ
    りも大きな実質的に一定の屈折率を有する第二傾斜段階
    領域とを少なくとも含む多層傾斜段階領域を付着させ、
    そして前記虹色防止層の直ぐ上に、2,000 〜10,000Åの
    厚さで、前記多層傾斜段階領域のいずれの屈折率よりも
    大きな屈折率を有する光学的機能性層を付着させる、諸
    工程からなる実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品の製造
    方法。
  16. 【請求項16】 前記付着の各々が熱分解付着による請
    求項15に記載の方法。
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