JPH0626877B2

JPH0626877B2 - 熱線遮断ガラス

Info

Publication number: JPH0626877B2
Application number: JP63144827A
Authority: JP
Inventors: 英一安藤; 純一海老沢; 巧一鈴木
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH01314163A

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昇を抑え、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Å形成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／Ａｇ／酸化膜、ある
いは酸化膜／Ａｇ／酸化膜／Ａｇ／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、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。

［発明が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％以上であって、透過色、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、ガラス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、該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非晶質
の酸化物からなり、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、１は透明基板、２は熱線吸収膜、３は硼
素又は珪素のうち少なくとも一種と、ジルコニウムとを
含み、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、空気側最外層に硼素
又は珪素のうち少なくとも一種と、ジルコニウムとを含
み、かつ、屈折率が2.0以下である酸化物膜を形成する
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る。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
物が挙げられる。

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、ジルコニウムの含有割合は特に限定さ
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110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。

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。

酸化物膜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500Å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１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。800Å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、種類に
も依るが、20Å以上、好ましくは20〜100Åであること
が好ましい。

又、酸化物膜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、真空蒸着法、イオンプレーティン
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。

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、ＣＩＥ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坐標の変化巾を△ｘ、
△ｙとする。

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0.008，0.032以下、より好ましくは0.007，0.0
28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、形成していない面とで反射色が異なる
場合があるので、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り、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１）ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットし１
×10^-6Torr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２×10
^-3Torr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20Å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２×10^-3Torrにして、
ＺｒＢ_２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200Å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
Ｔ_Ｖ、太陽光線透過率Ｔ_Ｅ、コート面可視光反射率Ｒ
_ＶＰ、ガラス面可視光反射率Ｒ_ＶＧ、透過、反射の色調
変化は、それぞれ71，56，13，12（％）、0.068，0.026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20
Å形成した後、アルゴンと酸素の混合ガスに切り替え２
×10^-3Torrにした。次にジルコニウム／硼素ターゲット
（原子比20／80）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200Å形成し
た。

得られた熱線遮断ガラスの光学性能Ｔ_Ｖ、Ｔ_Ｅ、
Ｒ_ＶＦ、Ｒ_ＶＧ、透過、反射の色調変化はそれぞれ71，
55，12，12（％）、0.0067，0.026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10Å形成後、ア
ルゴンと酸素の混合ガスに切り替え２×10^-3Torrにし
た。次にＺｒＢ_２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200Å形成した。得られた熱線遮断ガ
ラスの光学性能Ｔ_Ｖ、Ｔ_Ｅ、Ｒ_ＶＦ、Ｒ_ＶＧ、透過、反
射の色調変化はそれぞれ72，58，10，９（％）、0.07
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10Å形成した。その
上にＺｒＢ_２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200Å形
成して３種類の熱線遮断ガラスを作った。これらの
Ｔ_Ｖ、Ｔ_Ｅ、Ｒ_ＶＦ、Ｒ_ＶＧ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，
58，11，10（％）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）実施例１と同様に窒化チタンを20Å形成後、ZrSi₂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珪素
からなる酸化膜（第２層）を約200Å形成した。得られ
た熱線遮断ガラスの光学性能Ｔ_Ｅ、Ｔ_ＶＦ、Ｒ_ＶＦ、Ｒ
_ＶＧは、透過、反射の色調変化はそれぞれ73.7，59.3，
8.6，7.1，0.0010，0.0175であり、色調はニュートラル
であった。膜の耐久性を調べるために0.1規定の塩酸、
水酸化ナトリウム各水溶液中に室温で240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、極めて
優れた耐擦傷性を示した。

［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、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
含み、かつ屈折率が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ており、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。

【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：酸化物膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス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、該酸化物膜が硼
素又は珪素のうち少なくとも１種と、ジルコニウムとを
含む非晶質の酸化物からなり、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。
【請求項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。
【請求項３】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または２記載の熱線遮断ガラス。