JPH0664942A

JPH0664942A - 熱線遮蔽ガラス

Info

Publication number: JPH0664942A
Application number: JP22101292A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Nakai; 日出海中井; Toshiya Ito; 俊哉伊藤; Hiroaki Kobayashi; 浩明小林; Takashi Muromachi; 隆室町; Atsushi Kawaguchi; 淳川口
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-03-08
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JP3416960B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高い可視光線透過率と低い可視光線反射率を有
し、かつ、太陽輻射エネルギーを効果的に遮蔽する、と
りわけ自動車の窓ガラスとして有用な熱線遮蔽ガラスを
提供すること。【構成】ガラス基板上に高屈折率の被膜と低屈折率の被
膜が交互に２層以上積層された熱線遮蔽ガラスにおい
て、高屈折率の被膜が可視光線と近赤外線領域の波長に
おいて異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線の波
長域での吸収係数が１以下の光吸収性を有するガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い可視光線透過率と
低い可視光線反射率を有し、かつ、太陽輻射エネルギー
を効果的に遮蔽するガラスに関し、とりわけ自動車や建
築物の窓ガラスとして有用な熱線遮蔽性を有するガラス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高い可視光線透過率を有し、太陽輻射エ
ネルギーの一部を遮蔽するガラスとしては、ガラス板の
上に透明誘電体膜、Ａｇ等の貴金属膜、透明誘電体膜が
順次被覆されたものが知られている。この構成は、貴金
属膜の有する赤外線反射性能を利用するものであって、
優れた熱線遮蔽性能を示すが、反面化学的、機械的耐久
性が不足しているので、膜を保護する形で、合せガラ
ス、複層ガラスとして利用されるのが一般的である。

【０００３】このような耐久性を改善したものとして
は、ガラス板の上に透明誘電体膜、金属窒化物膜、透明
誘電体膜が順次被覆されたものが開示されている（ＳＰ
ＩＥ．ｖｏｌ．３２４(１９８２)ｐ．５２）。そして、
前記の窒化物の膜は赤外線に対して反射性を示すもので
あって、化学周期律表第４Ａ族の、化学的に安定なチタ
ニウム、ジルコニウム、ハフニウム、第６Ａ族のクロム
などの窒化物が知られており、これらの金属窒化物膜の
上に保護膜を形成した２層構成の被膜、あるいは両側を
透明誘電体で挟んだ三層構成の被膜をガラス板上に形成
した熱線遮蔽ガラスが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術のうち、銀（Ａｇ）の代わりに金属窒化膜を用いるタ
イプの熱線遮蔽ガラスは化学的、機械的耐久性が改善さ
れていて、単板での使用が可能となるものの、熱線遮蔽
特性が低下してしまうという問題点があった。また、銀
のような貴金属の膜や金属窒化物の膜は、いずれも可視
光線の領域で吸収係数が２以上であり、そのため強い光
吸収を有する。このため高い可視光線透過率と高い熱線
遮蔽率（すなわち低い日射光線透過率）を両立させる熱
線遮蔽ガラスを得る被膜材料としては、必ずしも満足の
いく膜材料ではなかった。

【０００５】本発明は、単板で利用できる耐久性を有
し、かつ、優れた熱線遮蔽特性を兼ね備えた熱線遮蔽ガ
ラス、特に、自動車用窓ガラスとして好適な高い可視光
線透過率、低い可視光線反射率、及び低い日射光線透過
率を有する熱線遮蔽ガラスを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
するために、本発明は近赤外線領域で屈折率が高く、可
視光線領域で光吸収が小さい膜材料を研究した結果得ら
れたものであって、本発明の第１は、高屈折率材料から
なる被膜と低屈折率材料からなる被膜が交互に２層以上
積層された熱線遮蔽膜がガラス基板上に設けられた熱線
遮蔽ガラスであって、前記高屈折率材料からなる被膜が
可視光線と近赤外線の波長領域において異常分散性の屈
折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数が１以
下の光吸収性を有する熱線遮蔽ガラスである。

【０００７】本発明の第１は、上記波長領域で異常分散
性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数
が１以下である被膜を高屈折率材料からなる被膜として
用いることに特徴がある。これにより、可視光線領域の
反射率を低く保ったまま（透過率を高く保ったまま）、
赤外線領域での反射率を効果的に高める（透過率を下げ
る）ことができる。

【０００８】ここで、屈折率の異常分散性を有すると
は、屈折率と波長の関係において、長波長側（赤外線領
域）での屈折率が短波長側（可視光線領域）での屈折率
よりも大きいことを意味する。これに対し正常分散性を
有するとは、屈折率が波長の増大と共に低下することを
いう。したがって、屈折率が正常分散性を有する被膜
は、赤外線領域での屈折率は、可視光線領域での屈折率
よりも小さな値をもつ。異常分散性を有し、かつ、可視
光線波長域で吸収係数が１以下の高屈折率材料からなる
被膜と、正常分散性の低屈折率材料からなる被膜を用い
ると赤外線領域での屈折率の差がきわめて大きな膜の組
合せが得られるとともに、可視光線領域での光の干渉に
よる反射率増加が効果的に抑制される。従って、本発明
により得られる高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積
層し、屈折率差に基づく光学干渉作用を利用して赤外線
領域の反射率を高めた熱線遮蔽ガラスは、効果的に赤外
線領域での反射率を高め、日射光線透過率を小さくする
ことができる。前記可視光線波長域での吸収係数が０．
６以下の異常分散性の被膜を用いることは、可視光線透
過率を高くした状態で、日射光線透過率を低くする上で
好ましい。

【０００９】本発明の前記高屈折率材料からなる被膜お
よび前記低屈折率材料からなる被膜の厚みは、それらの
光学膜厚が近赤外領域における設計波長のほぼ１／４と
なるように定めることができる。光学膜厚が設計波長の
１／４である高屈折率材料からなる被膜および低屈折率
材料からなる被膜の積層体を基本構造とし、その基本構
造を繰り返し設けた公知の多層干渉フイルタの構造とす
ることができる。また、基本構造の繰り返しの上にさら
に光学膜厚が設計波長の１／８の低屈折率材料からなる
被膜を最上層の被膜として設けることができる。

【００１０】本発明に用いることができる異常分散性を
有し、可視光線領域で吸収係数が１以下の被膜として
は、可視光線で光吸収を示す酸窒化クロム被膜および酸
化クロム被膜を例示することができる。これらの膜は、
銀（Ａｇ）等の貴金属膜や、金属窒化物の膜とは異な
り、数１０ｋΩ以上の高い抵抗値を有するので、電磁波
との相互作用が小さいという特徴を有する。

【００１１】また、本発明に用いることができる低屈折
率材料からなる被膜としては、屈折率が１．４〜２．１
の、二酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムの膜
が、また、優れた耐薬品性が要求される場合には、酸化
ジルコニウムの膜が、さらに、優れた耐摩耗性と耐薬品
性の両方が要求される場合には、前記した膜を組み合わ
せた複合膜や複層膜が選ばれる。

【００１２】本発明の第２は、ガラス基板上に第１層と
して可視光線と近赤外線域との波長域において異常分散
性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域での屈折率が
１．５以上吸収係数が１以下の物理的膜厚が１０〜５０
ｎｍの被膜が被覆され、前記第１層の上に可視光線域で
の屈折率が１．４〜２．１で物理的膜厚が３０〜８０ｎ
ｍの透明誘電体膜が第２層として被覆された熱線遮蔽ガ
ラスである。

【００１３】前記ガラス基板と前記第１層の間に介在す
るように可視光線波長域での屈折率が１．８〜２．１で
物理的膜厚が１００ｎｍを越えない透明誘電体膜を設け
ることは、可視光線領域での透過率を高く、赤外線領域
での透過率を低くし、さらに透過色調が無彩色（ニュー
トラル）とする上で好ましい。かかる被膜構成を有する
熱線遮蔽ガラスは自動車用窓ガラスとして特に好適に用
いられる。

【００１４】本発明の第２のガラス板上に第２層として
被覆される膜の屈折率および厚み、及びガラス基板と第
１層の間に介在させるようにして設けられる層は、上記
の範囲内である必要がある。上記範囲内にすることによ
り、可視光線に対して高透過率で、太陽光線に含まれる
近赤外域の波長の熱線に対して高い遮蔽率を有するよう
にすることができる。また、熱線遮蔽ガラスの色調を、
用いるガラス板のそれとあまり変わらないものとするこ
とができる。上記第１層、第２層およびガラス基板と第
１層の間に介在させて設ける層の厚みは、それぞれ単独
に定められるものでなく、互いに関連して可視光線透過
率や熱線遮蔽性能を考慮して定められる。前記範囲内で
各層の膜の屈折率と厚みを調整することにより、自動車
の窓ガラスとして要求される可視光線透過率が７０％以
上という高透過率の熱線遮蔽ガラスとすることができ
る。

【００１５】本発明の第２は、第１層として屈折率が可
視光線と近赤外線域との波長域において異常分散性の屈
折率を有し、かつ、可視光線波長域での吸収係数が１以
下である被膜を用いることに特徴がある。これにより、
可視光線領域での反射率を低く保ったまま、日射光線の
透過率を効果的に低下させることができる。すなわち本
発明の第２においても、屈折率の異常分散性とは、前記
したように屈折率に波長依存性があり、かつ、長波長側
（赤外線領域）での屈折率が短波長側（可視光線領域）
での屈折率よりも大いことを意味する。

【００１６】本発明の第２においては、前記したように
第１層として異常分散性の屈折率を示し、可視光線領域
で屈折率が１．５以上で吸収係数が１以下の光吸収性の
ある被膜を用いているので、可視光線透過率を高く保っ
たまま、熱線遮蔽性を小さく、かつ、熱線遮蔽ガラスの
色調を基板ガラスのそれと変えないようにすることがで
きる。第１層の膜の厚みが１０ｎｍより小さくても、５
０ｎｍより大きくても、さらに第２層の膜の厚みが３０
ｎｍより小さくても、８０ｎｍより大きくても、高い可
視光線透過率と低い日射光線透過率を保とうとした場
合、熱線遮蔽ガラスの透過色調がガラス基板とは異なっ
た色合いを帯びてしまう。また、ガラス基板と第１層の
間に介在させる第３層の厚みが１００ｎｍより小さくす
ることにより、前記第１層と第２層とが被覆された膜構
成の熱線遮蔽ガラスと同様の色調が得られる。また、第
１層、第２層およびガラス基板と第１層の間に適時介在
させる第３層の膜の屈折率および厚みを前記範囲内で定
めることにより、熱線遮蔽ガラスの色調を基板のそれと
ほとんど変わらないようにしたまま、高い熱線遮蔽性能
を実現することができるのである。

【００１７】本発明の第２における屈折率が１．４〜
２．１の透明誘電体膜材料として、二酸化珪素、酸窒化
珪素、酸化アルミニウムの膜が、また、優れた耐薬品性
が要求される場合には、酸化ジルコニウムの膜が、さら
に、優れた耐摩耗性と耐薬品性の両方が要求される場合
には、前記した膜を組み合わせた複合膜や複層膜が選ば
れる。酸化タンタルや、炭化珪素と炭化ジルコニウム複
合物の酸窒化膜は、単層でも優れた耐摩耗性と耐薬品性
を兼ね備えた膜として利用することができる。

【００１８】本発明の第２の屈折率が１．８〜２．１の
透明誘電体膜とすることができる材料は、特に限定され
ないが、酸化スズ、酸化ジルコニウム、窒化珪素、酸化
タンタルのうち少なくとも１種からなる膜を例示するこ
とができる。

【００１９】前記したように耐久性を向上させる目的
で、光学特性を大きく変えない条件で、第２層の上に保
護膜を形成してもよい。そのような保護膜としては、
錫、ジルコニウム、タンタル、ビスマス、ニオブおよび
シリコンの群から選ばれた１種と、酸素と窒素とを含む
非晶質膜、あるいは、タンタル、アルミニウム、ニオブ
およびニッケルからなる群から選ばれた１種と、シリコ
ンと、酸素と窒素とを含む非晶質膜、シリコンと炭素と
酸素と窒素とを含む非晶質膜を例示することができる。

【００２０】本発明に用いられる光吸収性の酸窒化クロ
ム膜及び酸化クロム膜は、銀（Ａｇ）等の貴金属膜や、
金属窒化物の膜とは異なり、数１０ｋΩ以上の高い抵抗
値を有するので、電磁波との相互作用が小さいという特
徴を有する。

【００２１】本発明の熱線遮蔽膜の各層の膜はいずれ
も、公知のスパッタリング法やアーク蒸着法やイオンプ
レーティング法などにより被覆することができる。

【００２２】

【作用】本発明の第１の高屈折率材料からなる被膜と低
屈折率材料からなる被膜が交互に積層された熱線遮蔽膜
の高屈折材料からなる被膜には、可視光線と近赤外線領
域の波長領域において異常分散性の屈折率を有し、か
つ、可視光線の波長域での屈折率が１．５以上で吸収係
数が１以下の光吸収性を有する被膜を用いているので、
光学干渉作用により可視光線透過率を高く保持したま
ま、太陽輻射エネルギーを効果的に反射（すなわち日射
光線透過率を小さく）することができる。特に自動車用
の窓ガラスとして好適な７０％以上の可視光線透過率と
低い日射光線透過率とを有する熱線遮蔽ガラスとするこ
とができる。

【００２３】本発明の第２においては、可視光線と近赤
外線領域の波長領域において異常分散性の屈折率を有
し、可視光線の波長域での屈折率が１．５以上で吸収係
数が１以下の光吸収性を有する被膜の第１層と、屈折率
と膜厚が選ばれた透明誘電体膜からなる第２層との光学
干渉作用により、可視光線透過率を高く保持したまま、
太陽輻射エネルギーを効果的に反射（すなわち日射光線
透過率を小さく）することができる。ガラス基板と第１
層の間に介在する被膜は、３層の光学干渉作用により、
自動車用の窓ガラスとして好適な高い可視光線透過率と
低い日射光線透過率とニュートラルな透過色調を併せ有
する熱線遮蔽ガラスとすることができる。

【００２４】

【実施例】以下に本発明を実施例および比較例に基づい
て説明する。図１は、本発明の第１の熱線遮蔽ガラスの
一実施例の部分断面図である。熱線遮蔽ガラス１は、ガ
ラス板１０の上に第１層として異常分散性の屈折率を有
し、可視光線波長域における吸収係数が１以下の高屈折
率材料からなる被膜１１が被覆され、その上に第２層と
して低屈折率材料からなる被膜１２が被覆され、その上
に第１層と同じ材料からなる被膜１３と、第２層と同じ
材料からなる被膜１４が被覆されてできている。図２
は、本発明の第２の熱線遮蔽ガラスの一実施例の部分断
面図である。熱線遮蔽ガラス２は、ガラス基板１０の上
に屈折率が１．７〜２．１の範囲にある透明誘電体膜２
１が被覆され、この被膜の上に異常分散性の屈折率を有
し、かつ、可視光線波長域における光の吸収係数が１以
下の酸窒化クロムもしくは酸化クロムからなる被膜２２
が被覆され、この被膜の上に屈折率が１．４〜２．１の
範囲にある透明誘電体からなる被膜２３が被覆されてい
る。図３は、本発明の実施例２により製作したサンプル
２と、従来の技術により製作された比較サンプル４、５
の分光透過率特性と分光反射率特性を示したものであ
る。また、第４図および第５図は、本発明の熱線遮蔽ガ
ラスに用いた可視光線と近赤外線の波長領域において異
常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域におけ
る屈折率が１．５以上で吸収係数が１以下の被膜の屈折
率ｎと吸収係数ｋの波長依存性を示す図である。実施例１２０インチ×５インチサイズのマグネトロンスパッタカ
ソードを有するスパッタリング装置の第一のカソードに
金属クロムを、第二のカソードに二酸化珪素（石英ガラ
ス）を、それぞれターゲットとして設置した。表面を清
浄にした１００×１００ｍｍの大きさの厚み４ｍｍの透
明（着色していない）フロート板ガラスをスパッタリン
グ装置の真空槽内の基板ホルダにセットした後、真空槽
内を５×１０^-4Ｐａまで排気した。その後、窒素ガスを
９５ｓｃｃｍと酸素ガスを５ｓｃｃｍの流量で真空槽に
導入し、スロットルバルブを用いて真空槽内の圧力を１
Ｐａに調節した。そして、金属クロムカソードに２Ａの
電流を投入してスパッタリングを開始した。そして、金
属クロムターゲットの上方を５００ｍｍ／ｍｉｎの速度
で基板ホルダーを移動させて、約２１ｎｍの厚みの酸窒
化クロム被膜をガラス基板上に成膜した。次に、再度真
空槽内を５×１０^ー4Ｐａまで排気した後、アルゴンガス
を９０ｓｃｃｍと酸素ガスを１０ｓｃｃｍの流量で真空
槽に導入し、スロットルバルブを用いて圧力を０．４Ｐ
ａに調節した。その後、石英ガラスターゲットに３ｋｗ
の電力を投入してスパッタリングを開始した。そして、
石英ガラスターゲットの上方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度
で基板ホルダーを往復移動させて、酸窒化クロム被膜の
上に、約１９８ｎｍの二酸化珪素被膜を形成した。同様
の手順を繰り返して、最終的に４ｍｍ厚ガラス基板上に
酸窒化クロム（２１ｎｍ）／二酸化珪素（１９８ｎｍ）
／酸窒化クロム（２８ｎｍ）／二酸化珪素（１００ｎ
ｍ）という４層被膜を形成した。このようにして得られ
たガラス（サンプル１）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれ
ぞれ表１、表２に示す。可視光線透過率７０．４％、日
射光線透過率４７．３％、可視光線反射率１１．７％と
いう優れた熱線遮蔽性能を有していた。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例２実施例１と同様のスパッタリング装置を用いた。第一の
カソードには金属スズを、第二のカソードには金属クロ
ムをタ−ゲットとして設置した。清浄にした３．５ｍｍ
厚みのブロンズ色フロート板ガラス（日本板硝子（株）
製商品名ブロンズペーン）を基板としてセットした。真
空槽に導入するガスを、１００ｓｃｃｍの流量の酸素ガ
スとして、スロットルバルブにより真空槽内の圧力を
０．４Ｐａに調節した。そして、金属スズのカソードに
２Ａの電流を投入してスパッタリングを開始した。その
後、金属スズターゲットの上方を３００ｍｍ／ｍｉｎの
速度でガラス基板を移動させ、約４５ｎｍの厚みの酸化
スズの被膜を形成した。次に、再度真空槽を５×１０^-4
Ｐａまで排気した後、真空槽に導入するガスを、９５ｓ
ｃｃｍの窒素と５ｓｃｃｍの酸素の混合ガスとして、ス
ロットルバルブにより、真空槽内の圧力を１Ｐａに調節
した。そして、金属クロムのカソードに３Ａの電流を投
入してスパッタリングを開始した。その後、ターゲット
の上方を５００ｍｍ／ｍｉｎの速度でガラス基板を移動
させ、約３３ｎｍの厚みの酸窒化クロムの膜を形成し
た。さらに、第一層を成膜したのと同様の方法で、酸窒
化クロム被膜の上に約６６ｎｍの酸化スズの被膜を形成
した。このようにして得られたガラス（サンプル２）の
膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示す。可
視光線透過率７１．８％、日射光線透過率５１．１％、
可視光線反射率６．６％という優れた熱線遮蔽性能を有
していた。サンプル２の分光透過率及び分光反射率曲線
を図３に示す。図３から明らかなように、サンプル２
は、後に比較例で述べる比較サンプル４、比較サンプル
５に比べて、近赤外線波長領域で反射率が大きく（図３
（ｂ）に示される）、近赤外線波長領域で透過率が低い
（図３（ａ）で示される）ことから、はるかに優れた熱
線遮蔽性能を有していることがわかる。さらに、紫外線
領域（４００ｎｍ以下の波長）での透過率の低減が顕著
に認められることが挙げられる。紫外線透過率の低減
は、内装品の劣化の防止、日焼けの防止の目的に対して
有効である。本実施例に示したサンプル２が、このよう
な紫外線遮蔽性能を有する理由は明確ではないが、後述
する光学定数（屈折率ｎと吸収係数ｋ）の紫外線領域で
の値が関係しているものと考えられる。実施例３実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第一の
カソードには金属スズを、第二のカソードには金属クロ
ムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５ｍｍ
厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセット
した。真空槽に導入するガスを、１００ｓｃｃｍの流量
の酸素ガスとして、スロットルバルブにより真空槽内の
圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金属スズのカソ
ードに２Ａの電流を投入してスパッタリングを開始し
た。その後、金属スズターゲットの上方を２８０ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約４８ｎｍの厚
みの酸化スズの被膜を形成した。次に、再度真空槽を５
×１０^-4Ｐａまで排気した後、再度真空槽に酸素ガス１
００ｓｃｃｍを導入して、スロットルバルブにより真空
槽内の圧力を０．７７Ｐａに調節した。そして、金属ク
ロムのカソードに３Ａの電流を投入してスパッタリング
を開始した。その後、ターゲットの上方を５５０ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約２９ｎｍの厚
みの光吸収性の酸化クロムの膜を形成した。さらに、第
一層を成膜したのと同様の方法で、この酸化クロム被膜
の上に約６２ｎｍの酸化スズの被膜を形成した。このよ
うにして得られたガラス（サンプル３）の膜構成と熱線
遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示す。可視光線透過率
７１．３％、日射光線透過率５５．１％、可視光線反射
率８．８％という優れた熱線遮蔽性能を有していた。実施例４２０インチ×５インチサイズのマグネトロンスパッタカ
ソードを有するスパッタリング装置のカソードに金属ク
ロムをターゲットとして設置した。表面を清浄にした１
００×１００ｍｍの大きさの厚み２ｍｍのフロート板ガ
ラスをスパッタリング装置の真空槽内の基板ホルダーに
セットした後、真空槽内を５×１０^-4Ｐａまで排気し
た。その後、窒素ガスを９５ｓｃｃｍ、酸素ガスを５ｓ
ｃｃｍの流量で真空槽に導入し、スロットルバルブを用
いて真空槽内の圧力を１Ｐａに調節した。そして、カソ
ードに１Ａの電流を投入してスパッタリングを開始し
た。その後、ターゲットの上方を３００ｍｍ／ｍｉｎの
速度で基板ホルダーを移動させて、約３５ｎｍの厚みの
酸窒化クロムを基板上に成膜した。このようにして得ら
れた酸窒化クロム被膜（サンプル４）の光学定数を、分
光エリプソメータを用いて測定した結果を図４（屈折率
ｎ）及び図５（吸収係数ｋ）に示す。屈折率ｎは波長が
長くなるに従って増大し、波長８００ｎｍ以上の近赤外
線領域で急激に増大する異常分散性を示していることが
わかった。一方、吸収係数ｋは小さい値で、着色は少な
く、透明性の高い膜であった。この膜と同一の膜が実施
例１，２でそれぞれサンプル１，２を得るのに用いられ
ている。このため、優れた熱線遮蔽性能を示しているこ
とがわかる。実施例５後述する比較例５と同様の方法で、約３０ｎｍの厚みの
酸化クロムの膜をガラス基板上に形成した。但し、真空
槽内の圧力は、スロットルバルブの調整により約０．７
７Ｐａとした。このようにして得られた光吸収性酸化ク
ロム膜（サンプル５）の光学定数を測定した結果を図
４、図５に示す。吸収係数ｋは比較例５と同様に小さな
値であったが、屈折率ｎの波長依存性が比較例５とは全
く異なり、実施例４と同様な異常分散性を示しているこ
とがわかった。本実施例は、実施例３でサンプル３を得
た際に吸収性酸化クロムを成膜した条件であり、これが
サンプル３の優れた熱線遮蔽性能の原因であることがわ
かった。このように、酸化クロム膜は、被膜を形成する
際の条件によって、屈折率の波長依存性が異常分散性と
なったり、正常分散性となったりすることがわかった。実施例６実施例２に示したのと全く同様の方法で、２．１ｍｍ厚
みの透明フロート板ガラス上に６２ｎｍの厚みの酸化ス
ズ、３３ｎｍの厚みの酸窒化クロム、６６ｎｍの厚みの
酸化スズの被膜を順次形成した。この３層被膜付透明板
ガラスと、２．１ｍｍ厚みのブロンズ着色ガラスを、透
明プラスチックフィルム（約０．３ｍｍ厚みのポリビニ
ルブチラール）を介して貼り合わせて合せガラスとし
た。このようにして得られたサンプル６の光学特性を測
定したところ、可視光線透過率は７４．４％、日射光線
透過率は５８．９％、可視光線反射率は７．１％という
優れた熱線遮蔽ガラスであることがわかった。比較のた
めに、既に実用に供されているところの、ＩＴＯ膜（約
４０ｎｍ）／Ａｇ膜（約１０ｎｍ）／ＩＴＯ膜（約４０
ｎｍ）という構成の３層被膜を利用した合せ熱線遮蔽ガ
ラスの特性を示すと、可視光線透過率は７３．３％、日
射光線透過率は５４．５％、可視光線反射率は１０．５
％である。サンプル６の日射光線透過率の方がやや高い
が、ほぼ遜色のない値であり、電磁波が透過する合せ熱
線遮蔽ガラスとなることが判明した。比較例１実施例１と同様の２０インチ×５インチサイズのマグネ
トロンスパッタカソードを有するスパッタリング装置の
第一のカソードに金属チタンを、第二のカソードに二酸
化珪素（石英ガラス）を、それぞれターゲットとして設
置した。表面を清浄にした１００×１００ｍｍの大きさ
の厚みの透明４ｍｍのフロート板ガラスをスパッタリン
グ装置の真空槽内の基板ホルダーにセットした後、真空
槽内を５×１０^-4Ｐａまで排気した。その後、酸素ガス
を１００ｓｃｃｍの流量で真空槽に導入し、スロットル
バルブを用いて真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調節し
た。そして、金属チタンカソードに６Ａの電流を投入し
てスパッタリングを開始した。そして、金属クロムター
ゲットの上方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板ホルダー
を３回往復移動させて、約１０５ｎｍの厚みの酸化チタ
ン被膜をガラス基板上に成膜した。次に、再度真空槽内
を５×１０^ー4Ｐａまで排気した後、アルゴンガスを９０
ｓｃｃｍと酸素ガスを１０ｓｃｃｍの流量で真空槽に導
入し、スロットルバルブを用いて圧力を０．４Ｐａに調
節した。その後、石英ガラスターゲットに３ｋｗの電力
を投入してスパッタリングを開始した。そして、石英ガ
ラスターゲットの上方を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板
ホルダーを往復移動させて、酸化チタン被膜の上に、約
１９７ｎｍの二酸化珪素被膜を形成した。同様の手順を
繰り返して、最終的に４ｍｍ厚のガラス基板上に酸化チ
タン（１０５ｎｍ）／二酸化珪素（１９７ｎｍ）／酸化
チタン（１０５ｎｍ）／二酸化珪素（９８ｎｍ）の４層
被膜を形成した。このようにして得られたガラス（比較
サンプル１）の膜構成と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、
表２に示す。このサンプルは公知の膜材料の中で、最も
屈折率の差が大きいものの組合せで優れた熱線遮蔽性能
が得られているものである。可視光線透過率８７．４
％、日射光線透過率６９．６％、可視光線反射率８．３
％という熱線遮蔽性能を有していた。実施例１で得たサ
ンプル１と比較して、日射光線透過率が高い、すなわち
熱線遮蔽性能が劣ることが分かる。同様の４層の被膜を
４ｍｍの厚みのブロンズ色フロート板ガラスに形成し
て、全体的に透過率を下げた比較サンプル２でも、可視
光線透過率７７．２％、日射光線透過率５７．４％、可
視光線反射率６．５％であり、実施例１で得たサンプル
１の熱線遮蔽性能の方がはるかに優れていることがわか
る。比較例２実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第一の
カソードには金属スズを、第二のカソードには金属クロ
ムをタ−ゲットとして設置した。清浄にした３．５ｍｍ
厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセット
した。真空槽に導入するガスを、１００ｓｃｃｍの流量
の酸素ガスとして、スロットルバルブにより真空槽内の
圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金属スズカソー
ドに２Ａの電流を投入してスパッタリングを開始した。
その後、金属スズターゲットの上方を２２５ｍｍ／ｍｉ
ｎの速度でガラス基板を移動させ、約６１ｎｍの厚みの
酸化スズの被膜を形成した。次に、再度真空槽を５×１
０^-4Ｐａまで排気した後、真空槽に導入するガスを、１
００ｓｃｃｍの窒素ガスとして、スロットルバルブによ
り真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金
属クロムのカソードに１Ａの電流を投入してスパッタリ
ングを開始した。その後、金属クロムのターゲットの上
方を１５００ｍｍ／ｍｉｎの速度でガラス基板を移動さ
せ、約４ｎｍの厚みの窒化クロムの膜を形成した。さら
に、第一層を成膜したのと同様の方法で、窒化クロム被
膜の上に約６５ｎｍの酸化スズの被膜を形成した。この
ようにして得られたガラス（比較サンプル３）の膜構成
と熱線遮蔽性能をそれぞれ表１、表２に示す。可視光線
透過率６２．０％、日射光線透過率５１．２％、可視光
線反射率１０．８％という熱線遮蔽性能を有していた。
しかし、可視光線透過率が約６２％と低い値であるの
で、これを７０％以上に改善した比較サンプル４を作成
した。可視光線透過率を７０％以上とするためには、第
２層の窒化クロムの膜厚は約０．５ｎｍとしなければな
らなかった。比較サンプル４の膜構成と光学特性をそれ
ぞれ表１、表２、図３に示す。日射光線透過率は６２．
８％であり、実施例２で得たサンプル２と比較した場
合、熱線遮蔽性能が劣っていることがわかる。比較例３実施例２と同様のスパッタリング装置を用いた。第一の
カソードには金属スズを、第二のカソードには金属クロ
ムをターゲットとして設置した。清浄にした３．５ｍｍ
厚みのブロンズ色フロート板ガラスを基板としてセット
した。真空槽に導入するガスを、１００ｓｃｃｍの流量
の酸素ガスとして、スロットルバルブにより真空槽内の
圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金属スズのカソ
ードに２Ａの電流を投入してスパッタリングを開始し
た。その後、金属スズターゲットの上方を２７５ｍｍ／
ｍｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約４９ｎｍの厚
みの酸化スズの被膜を形成した。次に、再度真空槽を５
ｘ１０^-4Ｐａまで排気した後、再度真空槽に酸素ガス１
００ｓｃｃｍを導入して、スロットルバルブにより真空
槽内の圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、金属クロ
ムのカソードに３Ａの電流を投入してスパッタリングを
開始した。その後、ターゲットの上方を６００ｍｍ／ｍ
ｉｎの速度でガラス基板を移動させ、約２７ｎｍの厚み
の酸化クロムの膜を形成した。さらに、第一層を成膜し
たのと同様の方法で、酸化クロム被膜の上に約６４ｎｍ
の酸化スズの被膜を形成した。このようにして得られた
ガラス（比較サンプル５）の膜構成と熱線遮蔽性能をそ
れぞれ表１、表２及び図３に示す。可視光線透過率７
１．３％、日射光線透過率６０．５％、可視光線反射率
８．０％という熱線遮蔽性能を有していた。実施例３で
得たサンプル３と比較すると熱線遮蔽性能が劣っている
ことがわかる。比較例４実施例４と同一のスパッタリング装置を用いた。表面を
清浄にした１００×１００ｍｍの大きさの厚み２ｍｍの
フロート板ガラスをスパッタリング装置の真空槽内の基
板ホルダーにセットした後、真空槽内を５×１０^-4Ｐａ
まで排気した。その後、窒素ガスを１００ｓｃｃｍの流
量で真空槽に導入し、スロットルバルブを用いて真空槽
内の圧力を０．４Ｐａに調節した。そして、カソードに
１Ａの電流を投入してスパッタリングを開始した。その
後、ターゲットの上方を５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で基
板ホルダーを移動させて、約４０ｎｍの厚みの窒化クロ
ムを基板上に成膜した。このようにして得られた窒化ク
ロム膜（比較サンプル６）の光学定数を、分光エリプソ
メータを用いて測定した結果を図４（屈折率ｎ）及び図
５（吸収係数ｋ）に示す。屈折率ｎは波長が長くなるに
従って増大するが、可視光線領域での吸収係数ｋが大き
な値であること、すなわち着色が大きく不透明であるこ
とがわかる。比較例５真空槽に導入するガスを１００ｓｃｃｍの酸素ガスとし
た以外は、比較例４と全く同じ方法でガラス基板上に約
３０ｎｍの厚みの酸化クロムを成膜した比較サンプル７
を作成した。比較サンプル７の光学定数を、分光エリプ
ソメーターを用いて測定した結果を図４、図５に示す。
吸収係数ｋが小さいため着色は少なく、透明であるが、
屈折率ｎは波長の増大とともに減少する正常分散性を示
していた。

【００２８】上記に説明した本願発明の熱線遮蔽ガラス
の光学的特性の特徴を従来の技術により得られるものと
まとめて図６に示す。

【００２９】サンプル１は、比較サンプル１に較べて可
視光線透過率が自動車用の窓ガラスとして必要な７０％
以上を有しながら、日射透過率が約２０％以上低くなっ
ている。すなわち、熱線が効果的に遮蔽されているので
ある（矢印Ａの改良）。

【００３０】比較サンプル３は、日射透過率が５０％台
と低くすなわち熱線遮蔽性が良好であるが、可視光線透
過率が約６２％と低いすなわち暗いガラスである。この
ガラスはサンプル２およびサンプル３で示されるように
可視光線透過率が７０％以上の明るいガラスに改良され
る（矢印Ｂの改良）。

【００３１】比較サンプル４および比較サンプル５は、
可視光線透過率が７０％以上の明るいガラスであるが、
日射透過率が６０％以上の熱線遮蔽特性を有する。この
ガラスはサンプル２および３で示されるように、可視光
線透過率を低下させることなく、日射透過率が約５５％
と約５％以上改良されている（矢印Ｃの改良）

【発明の効果】本発明によれば、従来の技術の膜材料を
用いた熱線遮蔽ガラスでは、光学特性のうち、日射透過
率を低くすること（熱線遮蔽性をよくすること）と可視
光線透過率を高くすることとは、トレードオフの強い関
係にあり、可視光線透過率を高くし、同時に日射透過率
を低くすることは困難であった。本発明の熱線遮蔽ガラ
スは、熱線遮蔽膜を構成する被膜に可視光線と近赤外線
領域の波長において異常分散性の屈折率を有し、かつ、
可視光線の波長域での吸収係数が１以下の光吸収性を有
するものを用いているので、前記のトレードオフの関係
が弱められている。これにより、高い可視光線透過率を
維持しつつ、低い日射透過率の熱線遮蔽ガラスとするこ
とができるまた本発明の熱線遮蔽ガラスは、単板で使用できる耐久
性を有しているため、自動車のサイドガラスやリアガラ
スとして用いることができる。さらに、従来用いられて
いるガラスよりも優れた熱線遮蔽性能と可視光線透過率
を併せ有するので、車内を明るくした状態で外部より流
入する熱量を低減することができる。これにより快適性
を高め、また冷房に要する負荷を小さくすることができ
る。

【００３２】さらに、本発明の熱線遮蔽ガラスは、従来
の貴金属を利用するものに比べ、はるかに電気抵抗が大
きく、アンテナ線を組み込んだ自動車用窓ガラスとして
用いても、アンテナの受信感度を低下させることがな
く、また、自動車電話、携帯電話の受信を妨げることも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の熱線遮蔽ガラスの一実施例の部
分断面図である。

【図２】本発明の第２の熱線遮蔽ガラスの一実施例の部
分断面図である。

【図３】サンプル２、比較サンプル４および比較サンプ
ル５の分光透過率と分光反射率を示す図である。

【図４】サンプル４、５および比較サンプル６、７の屈
折率ｎの波長依存性を示す図である。

【図５】サンプル４、５および比較サンプル６、７の吸
収係数ｋの波長依存性を示す図である。

【図６】本発明の熱線遮蔽ガラスの光学特性の改良点を
説明する図である。

【符号の説明】

１、２・・・本発明の熱線遮蔽ガラス１０・・・ガラス基板１１、１３、２２・・・可視光線と近赤外線の波長領域
において異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線の
波長域での屈折率が１．５以上吸収係数が１以下の光吸
収性を有する被膜１２、１４・・・低屈折率材料からなる被膜２１、２３・・・屈折率が１．８〜２．１の透明誘電体
膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者室町隆大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内 (72)発明者川口淳大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高屈折率材料からなる被膜と低屈折率材料
からなる被膜が交互に２層以上積層された熱線遮蔽膜が
ガラス基板上に設けられた熱線遮蔽ガラスにおいて、前
記高屈折率材料からなる被膜が可視光線と近赤外線領域
の波長において異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視
光線の波長域での吸収係数が１以下の光吸収性を有する
ことを特徴とする熱線遮蔽ガラス。
【請求項２】前記熱線遮蔽膜は、前記高屈折率材料から
なる被膜および前記低屈折率材料からなる被膜の光学膜
厚をそれぞれ近赤外線領域の設計波長の１／４とした２
層積層体を基本構造としたとき、その基本構造の繰り返
しからなる請求項１に記載の熱線遮蔽ガラス。
【請求項３】ガラス基板上に第１層として可視光線と近
赤外線領域の波長において異常分散性の屈折率を有し、
かつ、可視光線波長域での屈折率が１．５以上、吸収係
数が１以下の物理的膜厚が１０〜５０ｎｍの被膜が被覆
され、前記第１層の上に可視光線領域での屈折率が１．
４〜２．１で物理的膜厚が３０〜８０ｎｍの透明誘電体
膜が第２層として被覆された熱線遮蔽ガラス。
【請求項４】前記ガラス基板と前記第１層の間に介在す
るように可視光線波長域での屈折率が１．８〜２．１で
物理的膜厚が１００ｎｍを越えない透明誘電体膜が設け
られた請求項３に記載の熱線遮蔽ガラス。
【請求項５】前記可視光線と近赤外線領域の波長におい
て異常分散性の屈折率を有し、かつ、可視光線波長域で
の吸収係数が１以下の光吸収性を有する高屈折率材料か
らなる被膜が、酸窒化クロムの被膜または酸化クロムの
被膜である請求項１乃至４に記載の熱線遮蔽ガラス。