JPH0716978A

JPH0716978A - 熱線遮断透明体

Info

Publication number: JPH0716978A
Application number: JP5184519A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hayashi; 泰夫林; Hisashi Osaki; 壽大崎; Kazuo Kadowaki; 一生門脇; Kiyoshi Matsumoto; 松本　　潔
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【構成】透光性基体４上に、酸化物膜３、金属膜２、酸
化物膜３と交互に積層された（２ｎ＋１）層（ｎ≧１）
と、そのうえに被覆されたチッ化ケイ素等の表面平滑性
および表面硬度が高く、低透湿性の透明な保護膜により
構成される。【効果】保護膜１により、熱線遮断膜の耐湿性および耐
擦傷性が著しく改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可視スペクトル範囲内
に高い透過性を有し、かつ近赤外から赤外光領域におい
て高い反射性を有する熱線遮断透明体にかかり、特に耐
湿性や耐擦傷性に優れた熱線遮断透明体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス基体表面に酸化物膜、銀膜、酸化
物膜を順に積層した構成の機能ガラスはＬｏｗ−Ｅ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
の温度低下を防止できることから、暖房負荷を軽減する
目的で主に寒冷地の窓として使用されている。また、こ
のＬｏｗ−Ｅガラスは可視光線透過率が高く、太陽熱の
熱線遮断効果も有することから自動車の窓ガラスに採用
されている。さらに、このＬｏｗ−Ｅガラスは高い導電
性を示すため、電磁遮蔽ガラスや通電加熱ガラスとして
も用いることができる。

【０００３】主なＬｏｗ−Ｅガラスとしては、酸化亜鉛
／銀／酸化亜鉛／ガラスの構成を有するものが挙げられ
る。しかし、このようなＬｏｗ−Ｅガラスは、耐湿性、
耐擦傷性などの耐久性に劣るため、合せガラスまたは複
層ガラスの形にして使用することが必須であり、合せガ
ラスまたは複層ガラスにするまでの保管や取扱いに注意
を要していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の耐湿性を改善す
る方法としては、酸化亜鉛にアルミニウム等の元素を添
加し内部応力を低減する方法（特開平４−３５７０２５
号公報参照）が提案され、銀の酸化によって生ずる白濁
劣化や斑点状欠点の発生抑制に効果があることが認めら
れている。しかしこの改良方法では、水蒸気の作用によ
り透過率が低下すると場合があり、また、耐擦傷性も充
分でない場合があり、さらに完全すべき問題点を有して
いた。

【０００５】本発明の目的は従来技術が有していた前述
の問題点を解決し、耐久性、特に耐湿性や耐擦傷性に優
れた熱線遮蔽透明体の製造方法を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【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、透光性基体上に熱線遮断
膜が形成された熱線遮断透明体において、該熱線遮断膜
は、前記基体上に酸化物膜、金属膜、酸化物膜と交互に
積層された（２ｎ＋１）層（ここでｎは１以上の整数）
と、その上に被覆された表面平滑性および表面硬度が高
く、低透湿性を有する透明な保護膜とからなる多層膜で
あることを特徴とする熱線遮断透明体を提供するもので
ある。本発明によれば、水蒸気の作用によって生ずる劣
化や取扱いキズの発生が抑えられ、高耐久性の熱線遮断
透明体を実現できる。

【０００７】図１は、本発明の熱線遮断透明体の一例を
示す断面図である。１は本発明の特徴であるところの、
表面平滑性および表面硬度が高く、低透湿性を有する透
明な保護膜である。２は金属膜、３は酸化物膜、４は透
光性基体である。

【０００８】以下、本発明をより詳細に説明する。ま
ず、従来のＬｏｗ−Ｅガラスにおいて、水蒸気の作用に
よって生ずる劣化メカニズムを述べる。酸化亜鉛／銀／
酸化亜鉛／ガラスの構成の従来のＬｏｗ−Ｅガラスは、
単板状態で放置すると空気中の水蒸気により、最表層の
酸化亜鉛の応力緩和が生じ、銀との界面から剥離・破損
する。次いで、銀の酸化および結晶粒径の増大が起こ
り、白濁あるいは斑点状の欠点が生じる。この改良方法
として酸化亜鉛にアルミニウムを添加し内部応力を低減
することにより、白濁あるいは斑点状欠点の発生が抑制
された。しかし、新たな現象として透過率が低下する問
題点が生じた。本発明者らは、この現象は水蒸気との反
応により表面に水酸化亜鉛アルミニウム系の結晶が生成
し、多層膜の光干渉条件が変化するために生じることを
解明した。したがって、可視光透過率の低下だけでな
く、Ｌｏｗ−Ｅガラスの色調も変化していることにな
る。さらに、この現象により多層膜の機械的強度も低下
していることが判明した。

【０００９】上記のメカニズムから、Ｌｏｗ−Ｅガラス
の耐湿性を向上させるためには、多層膜の最表面層とし
て低透湿性の保護膜を積層することが有効と考えられ
る。一方、耐擦傷性について考察すると、多層膜の耐擦
傷性を支配する特に重要な因子として表面状態が挙げら
れる。つまり、表面平滑性および表面硬度が高い場合に
優れた耐擦傷性が実現される。したがって、優れた耐湿
性に加えて耐擦傷性も同時に付与するためには、上記の
多層膜の最表面層として積層する保護膜が、アモルファ
ス構造であり、かつ高硬度であればよい。また、保護膜
は、Ｌｏｗ−Ｅガラスの光学特性を損なわないために可
視光領域において透明でなければならない。以上の理由
から、本発明においては、表面平滑性および表面硬度が
高く、低透湿性を有する透明な保護膜１を形成するもの
である。

【００１０】かかる保護膜１の例としては、ケイ素、ホ
ウ素、アルミニウムのうち少なくとも１種のチッ化物、
または、ケイ素、ホウ素、アルミニウムのうち少なくと
も１種の炭化物が好ましい例として挙げられる。なかで
も、チッ化ケイ素は特に透湿性が低く、好ましい。

【００１１】本発明の保護膜１の組成は、透湿性および
透過率の点から一定範囲であることが好ましい。例え
ば、チッ化ケイ素の場合、透湿性の点からＳｉに対する
Ｎの比が１．２５以上であり、かつ１．４０以下である
ことが好ましく、透過率の点から１．２５以上であるこ
とが好ましい。従って、保護膜としてのチッ化ケイ素の
組成比は１．２５以上であり、かつ１．４０以下である
ことが望ましい。また、この保護膜１は透湿性の点から
不純物としての酸素含有量は少ないほど好ましく、１．
０重量％以下であることが望ましい。

【００１２】保護膜１の厚さは、均一に表面を被覆し水
の侵入を防止するためにある程度以上の膜厚が必要であ
り、少なくとも２０Å以上、特に３０Å以上であること
が好ましい。さらに、本発明においては光の干渉を用い
て所望の光学特性（透過率、反射率、色調など）を得る
ために、金属膜２および酸化物膜３の種類および膜厚が
決定される。その際、透光性基体から最も離れた酸化物
膜は保護膜の膜厚を厚くすることで代替してもよい。

【００１３】本発明の金属膜２は近赤外光領域において
光反射性能を有する膜で、具体的には、銀、アルミニウ
ムなどの金属を主成分とする膜が挙げられる。高い可視
光線透過率と熱線反射性能を得るためには金属膜の膜厚
は５０Å以上１５０Å以下程度にするのが好ましい。本
発明の酸化物膜３は可視光領域で透明な金属酸化物膜
で、具体的には、亜鉛、インジウム、錫、チタン、ビス
マス、タンタル、アルミニウム、ジルコニウムのうち少
なくとも１種の酸化物を主成分とする単層または多層の
膜を用いることができる。本発明において、透光性基体
４としては、各種のガラス板やプラスチック板などを用
いることができる。

【００１４】

【作用】本発明で構成される熱線遮断透明体は、最表面
層に積層された保護膜１により、従来品に比べて耐湿性
および耐摩耗性が著しく改善される。これは、保護膜の
優れた水バリヤ性即ち、透湿性により水蒸気の透過が防
止され、その結果、金属膜２の酸化や酸化物膜３の水酸
化反応が抑制されたため耐湿性が向上したものと考えら
れる。さらに、この保護膜１はアモルファス構造である
ため表面平滑性が高く、かつ高硬度であるために耐擦傷
性が向上したと考察される。

【００１５】

【実施例】透光性基体４として、５ｍｍ厚のソーダライ
ムシリカガラスを用いた。このガラス基板上にアルミニ
ウムを３．０原子％含む亜鉛ターゲットをアルゴンと酸
素の混合気体中で反応性スパッタリングを行うことによ
ってアルミニウム含有酸化亜鉛膜からなる酸化物膜３を
４５０Å形成した。次いで銀ターゲットをアルゴン気体
中でスパッタして銀膜からなる金属膜２を１００Å形成
した。次いで雰囲気気体を変えずにアルミニウムを３．
０原子％含む亜鉛ターゲットをスパッタし、アルミニウ
ム含有亜鉛金属膜を２０Å形成し、次にターゲットを変
えずに雰囲気気体をアルゴンと酸素の混合気体に変えア
ルミニウム含有酸化亜鉛膜を４３０Å形成した。最後に
ケイ素ターゲットをチッ素とアルゴンの混合気体中で反
応性スパッタしチッ化ケイ素からなる保護膜１を形成し
た。

【００１６】銀膜上に形成したアルミニウム含有亜鉛金
属膜は、その上の酸化物膜を形成する際に酸化され、ア
ルミニウム含有酸化亜鉛膜となっていることがＸＰＳ分
析により解明されたため、銀膜上には４５０Åのアルミ
ニウム含有酸化亜鉛膜からなる酸化物膜３が形成された
ことになり、結果的に図１に示すような４層膜が形成さ
れた被覆ガラスを得た。

【００１７】本実施例における保護膜１のチッ化ケイ素
の組成は、ケイ素に対するチッ素の原子比が１．３５で
あり、不純物としての酸素の含有量は０．５重量％であ
った。上記熱線遮断ガラスを５０℃、相対湿度９５％の
雰囲気中に４週間放置する耐湿テストを行った。保護膜
１としてのチッ化ケイ素の膜厚を、２００Å、１００
Å、５０Å、０Å（即ち、チッ化ケイ素を形成しなかっ
た場合）と変えた場合について、得られた熱線遮断ガラ
スの評価結果を表１に示す。評価項目は、耐湿テスト前
後の可視光透過率変化とキズの付きにくさとし、キズの
付きにくさは５Ｈの鉛筆硬度での擦傷テストによるキズ
の発生状況を目視で３段階評価した。

【００１８】表１より、本発明の熱線遮断透明体は、保
護膜１の形成により耐湿テストによる透過率の低下およ
び物理的な衝撃に対するキズの発生が抑制され、耐湿性
および耐擦傷性ともに改善されていることが明らかであ
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明は、従来の熱線遮断膜が不十分で
あった耐湿性および耐擦傷性を同時に改善する効果を有
する。したがって、合せガラスや複層ガラスにするまで
の単板状態での取扱いが容易になり、単板での長期保存
も可能となる。これは、製造プロセスの簡略化や自動化
につながり、工業上の利点が大きい。また、合せガラス
や複層ガラスとした後に、外部からの水の侵入や中間膜
が含有する水分が多い場合でも劣化が抑えられ、耐久性
向上につながる。

【００２１】さらに、合せガラスとした際には、中間膜
との接着強度が光照射により変化する場合があったが、
中間膜と直接接する本発明の保護膜はバンドギャップが
大きく光化学反応が起こらないため、接着強度の変化が
防止されることが期待される。これらは、合せガラス化
した熱線遮断窓の信頼性を向上させることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱線遮断透明体の一例を示す断面図

【符号の説明】

１：保護膜２：金属膜３：酸化物膜４：透光性基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本潔神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基体上に熱線遮断膜が形成された熱
線遮断透明体において、該熱線遮断膜は、前記基体上に
酸化物膜、金属膜、酸化物膜と交互に積層された（２ｎ
＋１）層（ここでｎは１以上の整数）と、その上に被覆
された表面平滑性および表面硬度が高く、低透湿性を有
する透明な保護膜とからなる多層膜であることを特徴と
する熱線遮断透明体。
【請求項２】前記保護膜は、ケイ素、ホウ素、アルミニ
ウムのうち少なくとも１種のチッ化物、または、ケイ
素、ホウ素、アルミニウムのうち少なくとも１種の炭化
物を主成分とする膜であることを特徴とする請求項１の
熱線遮断透明体。
【請求項３】前記保護膜は、チッ化ケイ素を主成分とす
る膜であることを特徴とする請求項１または２の熱線遮
断透明体。
【請求項４】透光性基体上に熱線遮断膜が形成された熱
線遮断透明体において、該熱線遮断膜は、前記基体上に
酸化物膜、金属膜、酸化物膜と交互に積層された（２ｎ
＋１）層（ここでｎは１以上の整数）と、その上に被覆
されたチッ化ケイ素を主成分とする保護膜とからなる多
層膜であることを特徴とする熱線遮断透明体。
【請求項５】前記金属膜は、膜厚が５０Å以上１５０Å
以下であり、かつ、銀またはアルミニウムを主成分とす
る膜であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項
の熱線遮断透明体。
【請求項６】前記酸化物膜は、亜鉛、インジウム、錫、
チタン、ビスマス、タンタル、アルミニウム、ジルコニ
ウムのうち少なくとも１種の酸化物を主成分とする膜で
あることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項の熱線
遮断透明体。
【請求項７】前記酸化物膜は、アルミニウムを含む酸化
亜鉛膜であることを特徴とする請求項６の熱線遮断透明
体。