JPH07257946A - 膜面反射を減じた熱線遮蔽ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部からの可視光線や近赤外線を反射及び吸収
してエネルギーの流入を抑制し、冷房に要する負荷を低
減させ、さらに内部の照明等の光の窓ガラスでの屋内側
への反射を抑えたガラスを提供すること。 【構成】透明ガラス基板の一方の表面に、Ｃｒ膜が４ｎ
ｍの厚みで第一層として被覆され、第一層の上に酸化錫
膜が６０ｎｍの厚みで第二層として被覆され、第二層の
上にＣｒ膜が３ｎｍの厚みで第三層として被覆され、第
三層の上に酸化錫膜が５４ｍの厚みで第四層として被覆
された、膜面反射を減じた熱線遮蔽ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】本発明は、建物や自動車の窓ガラスとして
使用した場合、外部からの可視光線や近赤外線を反射及
び吸収してエネルギーの流入を抑制し、冷房に要する負
荷を低減させるのに好適なガラスに関し、特に、そのよ
うな特性を維持しつつ、内部の照明等の光の窓ガラスで
の屋内側への反射を安価なコストで抑えたガラスに関す
る。

【従来の技術】

【０００２】従来、熱線遮蔽ガラスとして、薄膜をコー
ティングして建物の外部から見た場合、可視光の反射率
を高めたガラスがよく知られている。このガラスにおい
ては、内部からガラスを通して透過する光量よりも外部
から入射する光の反射を大きくすることによって、内部
に対する視認性を減じている。可視光の反射率を高める
と同時に、近赤外いわゆる熱線の反射率も高められるた
め、内部へのエネルギーの流入が抑制され、冷房負荷の
低減に効果のある熱線反射ガラス（たとえば、日本板硝
子社製品名レフシャイン）として建築用途に広く普及し
てきている。上記のガラスでは、窒化チタンや窒化クロ
ムといった窒化膜や、ステンレスやクロムといった金属
膜が単層で、または酸化錫や窒化チタンなどの膜と複層
にして用いられ、各膜の厚みを調整することによって、
光干渉作用により、所望の可視光線反射率や色調を得て
いる。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガラスにおいては、建物の窓ガラスに膜面を部屋側
にして用いたとき、外部からの近赤外線いわゆる熱線の
反射率を高めて内部へのエネルギーの流入を防ぐと同時
に、部屋内部からの可視光線反射率も高められてしま
い、特に、屋外部の光量が低下する夕方から夜間にかけ
ては屋内部の照明光の反射が顕著となり、屋内の快適性
を損なう点が問題となってきた。加えて、このようなガ
ラスは、意匠上の観点から所定の反射色調や透過色調を
有しているが、近年では鮮やかに着色し、外部からの可
視光線反射率が高い、すなわちミラー効果の高いガラス
が好まれない傾向になってきていた。このような屋内側
の可視光線反射率を減じた熱線反射ガラスとしては、特
開昭６３ー２４２９４８号公報に記載されている。この
場合、金属膜や窒化膜の反射防止機能は主に酸化物単層
によって受け持たれているため、これらの膜に対して可
視光線反射防止性能の良い二酸化チタン膜を用いた場合
でも膜面側の可視光線反射率を１０％以下にまで小さく
するためには、膜厚を５０ｎｍ程度まで厚くしなければ
ならなかった。二酸化チタンはスパッタリング法で成膜
する場合、その成膜速度は酸化錫のような酸化物と比較
すると著しく小さいため、膜面側の可視光線反射率を１
０％以下にする、すなわち二酸化チタン層の膜厚を比較
的厚くする場合には、著しく製造コストが増大するとい
う重大な問題があった。さらに、膜面側の可視光線反射
率を低く抑えながら膜面側の反射色調を制御すること
も、酸化物単層で行うことはかなり困難であった。ま
た、５％以下という著しく低い膜面側の可視光線反射率
を実現する手段として膜面側の反射防止を主に担う層と
して典型例として二酸化チタン／二酸化シリコンの二層
が用いられ、最も望ましい実施態様としては２％以下の
理想的な膜面側の可視光線反射率がある。しかしなが
ら、この場合も、二酸化チタン、二酸化シリコンいずれ
も必要膜厚が大きく、かつ、いずれもスパッタリング法
による成膜速度が著しく小さいことから、製造コストの
著しい増大はいなめないという重要な問題点がある。こ
のため、本発明の目的は、熱線の遮蔽性を高めて冷房負
荷を低減し、かつ、建物の内部での照明光による反射を
減じて屋内での快適性を向上させたガラスを安価に提供
することにあり、さらに他の目的は、屋内部には不快な
反射色を呈することなくニュートラルな色調を有し、屋
外部は落ちついた外観を呈するガラスを提供することに
ある。

【課題を解決するための手段】

【０００３】本発明は、透明ガラス基板の一方の表面
に、下記ａ）〜ｄ）のいずれかの膜が２〜５ｎｍの厚み
で第一層として被覆され、第一層の上に酸化錫膜が４０
〜７０ｎｍの厚みで第二層として被覆され、第二層の上
に下記ａ）〜ｄ）のいずれかの膜が２〜３ｎｍの厚みで
第三層として被覆され、第三層の上に酸化錫膜が４０〜
７０ｎｍの厚みで第四層として被覆された、膜面反射を
減じた熱線遮蔽ガラスである。 ａ）Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金 ｂ）Ｎｉ−Ｃｒ合金 ｃ）Ｔｉ金属 ｄ）Ｃｒ金属

【０００４】本発明は、ガラス板上に積層された熱線反
射と吸収機能を主に担う金属もしくは合金膜の上に積層
する反射防止の機能を主に担う層として、スパッタリン
グ法における成膜速度を著しく大きくすることが可能な
酸化錫膜を用いており、かつ、酸化錫の膜は薄い金属も
しくは合金層で二つの層に分かれている。

【０００５】ガラス基板上に第一層として形成される２
〜５ｎｍの厚みのＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合
金、Ｔｉ金属またはＣｒ金属のいずれかの層は、このガ
ラスを透過する可視光および近赤外線を低減させ、エネ
ルギーの流入を低下させる。また、これら合金膜もしく
は金属膜は可視光の全域にわたって、透過率が同程度で
あり、これらの膜を透過する可視光が選択的な色調を呈
することはなく、ニュートラルな透過色調が得られる。
同様にこれら合金膜もしくは金属膜は可視光の全域にわ
たって、反射率が同程度であり、これらの膜によって反
射される可視光が選択的な色調を呈することはなく、ニ
ュートラルな反射色調が得られる。ガラスの透過光及び
反射光が色調を帯びないことは、建物内部にいる人間の
快適さにとって重要であり、前記した合金もしくは金属
膜を用いることは、このような観点からも好ましい。さ
らに、これらの合金もしくは金属膜はガラス基板との付
着力が大きく、機械的な摩耗に対する耐久性が優れてい
るという観点も考慮されている。

【０００６】前記した合金膜または金属膜の上に、第二
層として形成される４０〜７０ｎｍの酸化錫の層及び第
三層として形成される２〜３ｎｍの厚みの上記ａ）〜
ｄ）のいずれかの膜の及び第四層として形成される４０
〜７０ｎｍの厚みの酸化錫の層は、第一層と積層される
ことによって、これらの膜を形成した側からの可視光の
反射率を１３％以下に低下させる。

【０００７】特に、第一層の厚みの範囲を３〜４ｎｍ、
第二層の厚みの範囲を４０〜６０ｎｍ、かつ、第三層の
厚みを第一層との和が６ｎｍ以上となるように調整する
ことによって、可視光の透過率を４５％以下に、薄膜を
形成していないガラス面側からの可視光及び近赤外線の
反射率を１０〜２５％に、薄膜を形成した側からの可視
光の反射率を１２％よりも小さくすることができる。ガ
ラス面側からの可視光線反射率を１０〜２５％にするこ
とは、屋外部へ落ちついた外観を呈する上で重要であ
る。薄膜を被覆した側、すなわち建物の窓ガラスとして
用いたとき部屋の内部側のガラスの可視光線反射率を１
２％以下に抑えることは、夜間などの外部の光量が低下
し、部屋の照明等の内部光の反射が顕著となって快適性
を損なうのを防止する上で、きわめて重要である。この
１２％という上限は、ガラス基板単独の場合の反射率８
％と比べてもその差をほとんど認識することのない値と
して適当である。

【０００８】かかるガラスにおける上記した光学特性
は、光の干渉作用を利用していることは明白であるが、
第一層とした金属膜もしくは合金膜が上記した厚みの範
囲より薄くなると、透過率が高くなり、かつ、ガラス面
側の反射率も小さくなるため、十分な熱線遮蔽性能が得
られなくなる。また、厚くなるとガラス面側の反射率が
高くなり、ミラー効果が顕著となるために屋外部へ落ち
ついた外観を呈することは困難になる。第二層および第
四層は反射防止膜として作用しており、上記した範囲よ
り薄くなると、かかるガラスの膜を被覆した側の分光反
射スペクトルにおいて、最小の反射率を示す波長が可視
光域から短波長側に大きくシフトし、反射率の抑制され
ている波長領域が可視光領域を外れるため、結果として
可視光線反射率を１２％以下に抑えることが出来なくな
ってしまう。逆に上記した範囲よりも厚くなると、今度
は最小の反射率を示す波長が長波側へシフトするため
に、やはり反射率の抑制されている波長領域が可視光領
域から外れ、膜を被覆した側の可視光線反射率は１２％
よりも高くなってしまう。

【０００９】さらに、第三層の合金膜または金属膜は、
前記した厚みの範囲で調整することによって特に透過率
を制御することができるが、加えて、この第三層の膜の
吸収を、かかるガラスにおける光の干渉作用において積
極的に利用することによって、透過色調が赤を呈するこ
とを抑制し、かつ、薄膜を形成した側の反射色調をニュ
ートラル（中性）色調に制御することができる。ニュー
トラル色調とは、目でガラスを見たとき、特定の色とし
て認識されにくい色調であり、ハンター色度座標
（Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*）で色調を表したとき、ａ^*、ｂ^*の絶
対値が共に５以下であるとき、特定の色として認識され
にくい。また、ａ^*が５以下であるならば、赤として認
識されにくい。赤色は刺激色として公知であり、建物内
部側の透過および反射色調が共に赤色を呈することを抑
えたことは、建物の居住性の上ではきわめて重要であ
る。

【００１０】発明者らは、膜面側の可視光線反射率を抑
え、かつ、膜面側の反射色調がニュートラル色を呈する
という特徴を有するガラスを安価に提供するという目的
のために、前記した金属または合金膜と、酸化錫と、二
酸化チタンの誘電体膜を用いた三層膜構成を検討した
が、かかる被覆膜では、膜面側の可視光線反射率を１２
％以下に抑えながら、膜面側反射色調をニュートラル色
に制御することは困難であることを見出した。

【００１１】かかる三層膜における、空気と被覆膜の界
面での反射光線、金属乃至は合金膜とガラス基板の界面
での反射光線および二種類の誘電体膜の界面での反射光
線による光干渉作用では、公知の高屈折率／低屈折率材
料積層の二層反射防止層とした、二酸化チタンと酸化錫
の屈折率差が小さく、かつ、それぞれの屈折率値が固定
されることから、膜面側の可視光領域の反射率は低反射
帯域の狭いＶ字形状のスペクトルを示し、かつ、そのＶ
字形状は各層の厚みの調整ではほとんど変化しないた
め、青、或いは赤色成分を抑えきれない。上記膜面反射
色調の問題点は、誘電体層の層数を増やして光干渉作用
に寄与する反射光線数を増やす等の手段によって改善さ
れるが、製造コストの増大につながり、安価に提供する
という観点からは好ましくない。

【００１２】本発明のガラスの第三層として用いられる
合金もしくは金属層は、膜面側の反射における光干渉作
用に対して主に寄与する、空気と被覆膜の界面の反射光
線、第一層の金属または合金膜とガラス基板の界面の反
射光線、および第三層の上下界面の反射光線のうち、特
に第三層の上下界面の反射光線の振幅をその膜厚により
制御する役割を有し、膜面側の反射色調がニュートラル
色を呈する上で重要である。第三層の上下界面の反射光
線、すなわち第四層と第三層の界面における反射光線
と、第三層と第二層の界面における反射光線の和は、第
三層の吸収によって振幅差が生じるために位相差で打ち
消されることなく有為の反射光成分として取り出され
る、すなわち、第三層の厚みによってその反射光線を適
当な振幅に制御することができる。したがって、膜面側
から入射した光の干渉作用は各層の厚みに対する依存度
が強まり、前記した厚みの範囲内で調整することによっ
て膜面側の反射色調がニュートラル色を呈することがで
きる。

【００１３】本発明の各層に用いられる膜物質は、いず
れもスパッタリング法等で容易に成膜でき、また、その
厚みから考慮しても経済性良く被覆することができる。

【作用】

【００１４】本発明にかかるガラスの一方表面に被覆さ
れた四層の積層膜は、膜被覆側を室内側にして用いる
と、周囲の景観を損なうことなく、落ちついた外観を呈
する機能と、熱線を遮蔽する冷房負荷低減機能と、屋内
の照明等の光の膜面反射に対する反射防止機能とを併せ
有する。

【実施例】

【００１５】以下に、本発明を実施例に基づいて詳しく
説明する。図１は本発明の膜面側の可視光線反射を減じ
た熱線遮蔽ガラス１の一部断面図で、ガラス基板２の上
に第一層３、第二層４、第三層５、第四層６が積層され
ている。

【００１６】実施例１ 二つのスパッタカソードを有するインライン式スパッタ
装置の、第一のカソードにＣｒを、第二のカソードには
Ｓｎを、それぞれターゲットとして設置した。洗浄した
６ｍｍ厚のフロート板ガラスを基板としてスパッタ装置
内の基板キャリアにセットした後、真空ポンプで、５×
１０^-4Ｐａの圧力まで排気した。次に、Ｃｒをターゲッ
トとして設置したスパッタ室内にアルゴン（Ａｒ）ガス
を導入し、圧力を０．３Ｐａに調整した。直流電源から
第一のカソードに電力を投入してスパッタ放電を開始
し、放電電流を２Ａに調整した。Ｃｒターゲットの上方
を、基板をセットしたキャリアを所定の速度で通過させ
ることにより、ガラス基板上に約４ｎｍの厚みのＣｒ膜
を形成した。続いて、Ｓｎをターゲットとして設置した
スパッタ室に酸素ガスを導入し、同様の手順で、Ｃｒ膜
の上に、約６０ｎｍの厚みの酸化錫の膜を形成した。以
後同様の手順で、酸化錫膜の上にＣｒ膜を３ｎｍ形成
し、そのＣｒ膜の上に酸化錫膜を５４ｎｍ形成した。こ
れにより、Ｃｒ膜（４ｎｍ）、酸化錫（６０ｎｍ）、Ｃ
ｒ膜（３ｎｍ）、酸化錫（５４ｎｍ）からなる四層被膜
を形成したガラスを得た。このサンプルの光学特性を測
定したところ、可視光透過率は１５．５％で、日射透過
率は２０．０％という優れた熱線遮蔽性を示し、ガラス
面側（膜を形成していない側）の可視光線反射率は１
４．５％であるのに対して、膜面側（膜を形成した側）
の可視光反射率は４．１％という低い値であった。透過
色、膜面反射色、ガラス面反射色いずれもグレー系の色
調で、落ちついた外観を呈していた。

【００１７】実施例２ 実施例１と同じスパッタ装置を用いて、第一のカソード
にステンレス合金（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、ＳＵＳ３１
６）をターゲットとして設置した。Ｃｒ膜の代わりにス
テンレス合金膜を形成した以外は実施例１と同様の手順
で、ガラス基板上にステンレス合金（４ｎｍ）、酸化錫
（７０ｎｍ）、ステンレス合金（３ｎｍ）、酸化錫（４
０ｎｍ）からなる四層被膜を形成した。このようにして
得たガラスサンプル２の光学特性を測定したところ、可
視光透過率は２８．２％で、日射透過率は２６．２％と
いう優れた熱線遮蔽性を示し、ガラス面側（膜を形成し
ていない側）の可視光反射率は１１．５％であるのに対
して、膜面側（膜を形成した側）の可視光反射率は１
０．１％という低い値であった。透過色は青系、膜面反
射色は緑系、ガラス面反射色はブロンズ系をそれぞれ呈
していたが、いずれもぎらぎらとした印象は無かった。
実施例１及び２に示したサンプルの光学特性を表１に示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】比較例１ 実施例１と同様の方法で、ガラス基板上に酸化錫（１０
ｎｍ）、Ｃｒ膜（６ｎｍ）、酸化錫（８０ｎｍ）からな
る三層被膜を形成した。このようにして得られたガラス
サンプル３の光学特性を測定したところ、膜面側（膜を
形成した側）の可視光線反射率は７．９％という低い値
を示したが、その膜面反射色調は濃紺色（ｂ_R ^*が−４
０）を呈し、非常にきつい印象であった。また、ガラス
面側（膜を形成していない側）の可視光線反射率は３
６．５％であり、ギラギラした印象であった。

【００２０】比較例２ 比較例１と同様の方法で、ガラス基板上に二酸化チタン
（７０ｎｍ）、Ｃｒ膜（１０ｎｍ）、二酸化チタン（５
０ｎｍ）からなる三層被膜を形成した。このようにして
得たガラスサンプル４の光学特性を測定したところ、膜
面側（膜を形成した側）の可視光線反射率は５．１％と
優れた反射防止特性であったが、その膜面反射色調は赤
紫色（ａ_R ^*が３１、ｂ_R ^*が−３８）を呈した。また、ガ
ラス面側（膜を形成していない側）の可視光線反射率も
３５．１％と高く、ギラギラとした印象であった。比較
例１及び２に示したサンプルの光学特性を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】

【００２３】本発明によると、優れた熱線遮蔽性能を維
持したまま、膜面側からの可視光線反射率を安価に低下
させることができるので、夕方から夜間にかけての屋外
部の光量が低下するような場合等で、室内照明光の窓ガ
ラスでの反射といった居住上の不快感を防ぐことができ
る。また、本発明の窓ガラスの透過色調は赤みを抑えた
色を呈し、かつ、膜面側反射色調はニュートラル系色を
呈することから、居住性に不快感を与えること無く、ま
た、種々の内装材と色彩の調和を損なうこと無く用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の一部断面図である。

【符号の説明】

１・・・本発明の膜面反射を減じた熱線遮蔽ガラス、２
・・・透明ガラス基板、３・・・第一層、４・・・第二
層、５・・・第三層、６・・・第四層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明ガラス基板の一方の表面に、下記ａ）
   〜ｄ）のいずれかの膜が２〜５ｎｍの厚みで第一層とし
   て被覆され、第一層の上に酸化錫膜が４０〜７０ｎｍの
   厚みで第二層として被覆され、第二層の上に下記ａ）〜
   ｄ）のいずれかの膜が２〜３ｎｍの厚みで第三層として
   被覆され、第三層の上に酸化錫膜が４０〜７０ｎｍの厚
   みで第四層として被覆された、膜面反射を減じた熱線遮
   蔽ガラス。 ａ）Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金 ｂ）Ｎｉ−Ｃｒ合金 ｃ）Ｔｉ金属 ｄ）Ｃｒ金属
2. 【請求項２】第一層の厚みを３〜４ｎｍ、第二層の厚み
   を４０〜６０ｎｍ、第一層と第三層の厚みの和を６ｎｍ
   以上、第四層の厚みを５０〜７０ｎｍとし、前記透明ガ
   ラス基板の一方の表面とは反対の面側から入射する光の
   可視光線反射率を１０〜２５％、前記膜面側から入射す
   る光の可視光線反射率を１２％以下、かつ、可視光線透
   過率を５〜４０％としたことを特徴とする請求項１に記
   載の膜面反射を減じた熱線遮蔽ガラス。
3. 【請求項３】前記膜面側から入射する光の反射色を、ハ
   ンター色度座標ａ_R ^*、ｂ_R ^*で表したとき、ａ_R ^*、ｂ_R ^*の
   絶対値がともに５以下、前記透過色をハンター色度座標
   ａ_T ^*で表したとき、ａ_T ^*が５以下、かつ、可視光線透過
   率を３２％以下にしたことを特徴とする請求項１乃至２
   に記載の膜面反射を減じた熱線遮蔽ガラス。