JPS61124902A - 熱線反射膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、　ＡｇＪＩＩの上下をＴｉＯ２Ｍによりサン
ドイッチ状に挟んだ３層構成の高透過性熱線反射膜の形
成方法に関するものである。

［従来技術及びその問題点〕 近年、省エネルギーの観点からビル等の建築物の窓ガラ
スに対して断熱性の高い特性が要求されるようになった
。熱反射性という面では金属膜が有用であるが、その中
でも可視光線を適当量透過させ、その上近赤外線以上の
波長の光の反射能が高いという点で、Ａｕ、Ａｇ、ＡＩ
、Ｃｕ等の膜が広く利用されている。ところが、このよ
うな金属単層の膜は使用下において、金属原子のマイグ
レーション、酸化等が生じ易く、＃候性の点で十分でな
く、又付着カ、引っ掻き強度等の機械強度も十分でない
。

このような間Ｕの対策として、上記、赤外反射性の高い
Ａｕ、＾ｇ、Ｃｕ、Ａ　）等の金属層と酸化物のような
誘電体膜を組み合せて多層構成にする事が広く行なわれ
ている。例えば基体面と金属膜の間に酸化物層を挿入す
れば、金属単層の場合に比べて付着力が著しく増大する
。これは酸化物薄膜がガラスに対しては酸素原子による
共有結合性をもち、金属膜に対しては金属原子により金
属結合をもって両者の媒介の役割をつとめるからである
。又金属膜の上に酸化物膜を形成すれば、酸化物膜が保
護膜の役割をつとめ、耐候性が向上する。さらに上記両
者の構成を組み合せて、高屈折率酸化物層からなる第１
層、金属層からなる第２層、高屈折率酸化物層からなる
第３層という３層構造にすれば、上述の耐候性機械的強
度が向上するだけではなく、各層の膜厚を調整すること
によって、金属膜単層では得られないような高い可視光
透過率、例えば、８０膜程度の透過率を実現することも
可能である。又可視光の反射率を下げることもでき、こ
のことはＡｕ、＾ｇ、Ｃｕ等の奎イ単層膜をビル等に使
用した場合、しばしば問題となる反射光公害を防ぐ役割
をはたす。

かかる金属層を酸化物層によりサンドイッチ状に挟んだ
３層構成の高透過、高性能熱線反射膜としては、金属層
、酸化物層の材質により種々のものが考えられるが、膜
形成の容易さ、耐久性の点からＴ　ｉ０２層／Ａｇ層／
ＴｉＯ２層の構成の熱線反射膜が好ましいものの１つと
して考えられる。

かかる構成膜の膜形成手段としては、比較的低温の基板
にでも比較的容易に高屈折率で耐久性の高いＴ　１Ｏ２
ＩＰＪを形成することができ、更に量産性の点からスパ
ッター法が主として用いられる。しかし、用途によって
はスパッター法が使用できない場合、あるいは使いにく
い場合がある０例えば１曲面基体に膜形成する場合、通
常のスパッター装置では基体とターゲットとの間隔がた
かだか数センチメートルから１０センチメートル程度の
ため、均一な膜厚分布を得ることが難しくなる。この場
合、基体と降蓄壕の間の距離を広くとれるＥＢ加熱蒸着
法（エレクトロンビーム加熱蒸着法）が有利である。し
かし。

通常のＥＢ蒸着法を用いた場合、室温基体に良質のＴ　
ｉ０２膜は得られず、屈折率は可視域で２゜１〜２．２
、機械的強度も付着力も不十分であるという欠点が見い
出された。又基体加熱（例えば３００℃以上）を行なう
と、高屈折率のＴ　ｉ０２膜が得られるが、　Ａｇ１ｌ
ｌの薄い連続膜が得られにくくなるという欠点が見い出
された。また、プラスチックなどの基体は加熱できない
ので基体加熱法は使えない。

なお、上記したＥＢ加熱蒸着法による室温基体への蒸着
でも２．２〜２．３程度の屈折率が得られるものとして
、ＷＯ３やＺｎＳなどがあり、かかる１１０３やＺｎＳ
を利用した可視域で高透過率を示す３層構成の熱線反射
膜として、Ｗ（ｈ　／Ａｇ／Ｗ０３の３層構成、あるい
はＺｎＳ／＾ｇ／ＺｎＳの３層構成の熱線反射膜が考え
られるが、かかる構成の熱線反射膜の耐久性は、スパッ
ター法により形成され一４ｊＪＯ＋　／Ａｇ／Ｔ　ｉ０
２の３層構成の熱線反射膜に比べ非常に劣るものである
。特に、水分により大きく影響を受け、実用的な耐久性
に問題がある。

［発明の目的及び概要］ 本発明は、以上のような点に鑑みて、平板状は勿論曲面
状の基体に対しても均一な膜厚分布を持つＴｉＯ２／Ａ
ｇ／ＴｉＯ２の３層熱線反射膜を形成することができ、
かつスパッター法により形成されたＴｉＯ２／Ａｇ／Ｔ
ｉＯ２の３層熱線反射膜の耐久性と匹敵する耐久性を持
つ’ｒｉ０２／Ａｇ／ＴｉＯｚの３層熱線反射膜の形成
方法を提供することを目的として研究の結果得られたも
のであり、その要旨は基体上に、該基体面から数えて第
１層としてＴ　ｉ０２膜を、第２層としてＡｇ膜を、第
３層としてＴ　ｉｏ２膜を有する熱線反射膜を形成する
方法において１．第１層及び第３層のＴ　ｉ０２膜の両
方、又はいずれか一方を、基体に高周波電力を供給して
酸素プラズマを形成し、かかる酸素プラズマ中でＴｉ又
はチタン酸化物を、蒸発させてＴｉＯ７膜を堆積させる
瓦応與高周波バイアスイオンプレーティグ法により基体
上又は第２層のＡｇＪｌｉ上に形成することを特徴とす
る熱線反射膜の形成方法に関するものである。

［発明の構成］ 以下、本発明を更に詳細に説明する。

第１図は、本発明により形成された熱線反射膜材基体の
断面図を示したものであり、２０は基体、２１は該基体
面から数えて第１層としてのＴ　ｉ（ｈ　ｆｆ！、２２
は第２層としてのＡｇ膜、２３は第３層としてのＴ　ｉ
Ｏｚ　ＩＩＩ、２４はＴ　ｉ０２膜／Ａｇ膜／ＴｉＯ２
膜の３層構成を有する熱線反射膜を示す。

上記した熱線反射１ｌＩ２４において、第１層及び第２
層としてのＴ　ｉ０２膜２１．２３の膜厚は、Ａｇ膜２
２のアンダーコートとしての接着性、バリヤー性等の面
、ならびにＡｇ膜２２のオーバーコートとしての保護性
、接着性等の面等から２００〜５００人の範囲が適当で
ある。又、第２層としてのＡｇ１１２２の膜厚は、薄す
ざると破壊やマイグレーションが起り易く、又、熱線反
射性能が低下して好ましくなく、又厚す−（４と熱線反
射性能は向上するものの可視域の透過率が低下して好ま
しくないので、５０〜３００人の範囲が適当である。

本発明においては、第１層及び第３層のＴ　ｉｏ２膜の
両方、又はいずれか一方が、更に好ましくは第２層のＡ
ｇ１ｌｌが高周波バイアスイオンブレーティング法によ
り形成される。

かかる高周波バイアスイオンブレーティング法とは、基
体に高周波を印加することにより、高周波放電を誘起し
、高周波プラズマの中で。

蒸着を行なう方法である。この場合基体には、プラズマ
中のイオンと電子が交互に入射するが、イオンと電子の
移動速度の違いにより、直流的に負にバイアスされ正味
の入射電荷量がゼロになるところでバランスするように
なる。入射するイオンはこの負のバイアス電圧により。

基体に引き寄せられ、高エネルギーで基体に入射する。

この蒸着中のガスイオンによるイオンボンバード効果に
より、膜特性が改善され、かつ、プラズマ中に生成した
反応性ガスのイオンや励起粒子が反応性の向上η与する
。この高周波バイアスイオンブレーティング法の大きな
特徴は絶縁基体や絶縁膜に有効なことである。

なお、絶縁基体や絶縁膜の場合には直流電圧加速は、チ
ャージ−アップのために使えない、なお、更にイオンを
加速する方法として、グリッドを用いる方法や、電子線
による中和などを用いる方法を利用することもできるが
、これら方法に比へて高周波バイアスイオンブレーティ
ング法は非常に効果的である。

次に、高周波バイアスイオンブレーティング装置の模式
図を第２図に示す。

図において、ｌは基体、２は高周波放電を誘起せしめる
電極、３は蒸着源用ルツボ、４は蒸着源材料、５は電子
線ビーム、６はシャッター、７はシールド、８は高周波
電源、９は基体用ホルダー、１０は真空槽、１１はメイ
ンバルブ。

１２はリークバルブを示す、かかる高周波バイアスイオ
ンブレーティング装置を用いて被膜形成を行なう場合、
まず基体ｌを真空槽ＩＯ内の基体ホルダー９にセットし
、真空槽１０内をｊ■にした後、電極２に高周波電力を
印加して基体ｌの近傍に高周波放電を誘起せしめる一方
、蒸着源材料４を電子線ビーム５により加熱し、諸条件
を調整した後、シャッター６を開いて基体１面に蒸着せ
しめる。

上記した高周波バイアスイオンブレーティング法により
第１層及び／又は第３層のＴｉｏ２１！を形成する際に
は、Ｔ　ｉＯｚ膜形成時真空槽内に所定量の０２ガスを
導入し、基体に高周波電力を供給して酸素プラズマを形
成し、かかる酸素プラズマ中でＴｉ又はチタン酸化物を
蒸発させてＴ　ｉＯｚ膜を基体上に堆積させる。又第２
層のＡｇｌ！を形成する際にはＡｇ膜形成時真空槽内に
所定量のＡｒガスを導入し、基体に高周波電力を供給し
てアルゴンプラズマを形成し、かかるアルゴンプラズマ
中で八ｇを蒸発させてＡｇ膜を基体上に堆積させる。

本発明において、基体としては、各種ガラス基体、各種
プラスチック基体、ポリエステルフｄ　、ポリアミドフ
ィルム、ポリカーボネートフィルム等の各種プラスチッ
クフィルム等が使用できる。特に本発明の方法は低温プ
ロセスであるので、各種プラスチック基体、プラスチッ
クフィルムが使用可能である。

又、本発明においてＴ　＋０２膜を形成させるための蒸
着源材料としては、線状、ブロック状、板状１粒状等の
金属チタンをはじめ、ＴｉＯ，Ｔｉン０３゜Ｔｉ３Ｏ５
，ＴｉＯ２等のチタン酸化物が使用される。なお、高品
質のＴ　１０２Ｉｔ！を得るためには、金属チタンを使
用することが有利であるが、蒸着時の安定性の点からは
ＴｉＯが優れている。又Ａｇ膜を形成させるための蒸着
源材料としては線状、ブロック状、板状１粒状等の銀が
使用される。

上記した金属チタン、チタン酸化物、銀等の蒸着源材料
の蒸着、方法としては１例えば電子線ビーム加熱法、抵
抗加熱法、高周波誘導加熱法、ホローカソード蒸着法、
静電型電子ビーム加熱法、クヌードセンセル（又はクラ
スター）加熱法等が使用できる。中でも偏向タイプの電
子ビームカ町農迦は、蒸Ｍ源材料の加熱のコントロール
、純度、操作の容易さ等の面から最適である。基体面に
Ｔ　＋０２膜、又はＡｇ膜を形成する際、基体は常温〜
８０℃の温度にされる。

［実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第２図に示した高周波バイアスイオンブレーティング装
置を用いて１次に示す方法により基体上にＴｉＯ２膜／
　Ａｇｆｆ！Ｊ　／　Ｔ　ｉｏｚ膜の３層構成の熱線反
射膜を形成した。まず、寸法３０ｃｍＸ　３０ｃｍの正
方形のソーダライムガラス基体（板厚；２ｍｍ）を中性
洗剤で洗浄し、水で十分に濯いだ後エタノールで洗浄し
、Ｎ２ガスで乾燥し１次いでこのガラス基体１を真空槽
１０内の基体用ホルダー９にセットした。蒸着源材料と
して、プロ、り状のＴｉＯと粒状のＡｇとをそれぞれ別
個のルツボ３の中に入れて用意した０次いで、真空槽１
０内を排気ポンプ（液体Ｎｚトラップ付拡散ポンプ）に
より　２Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気した後、０２ガ
ス導入・バルブより０２ガスを５　’ｙ？？′４Ｔ　ｏ
　ｒ　ｒまで導入し、高周波電源８によりガラス板１に
電極２を通じて＋５０　Ｗの高周波電力を印加して基体
近傍に放電を開始させ、酸素プラズマを作成しマツチン
グを調整し、次いで高周波入力を２００Ｗとする一方、
蒸着源としてのＴｉＯを電子ビームにより加熱した。真
空槽ＩＯ内の圧力を更に３Ｘ　１Ｇ＝Ｔｏｒｒに調節し
た後、シャンター６を開けて所定の付着速度でガラス基
体（室温）上にＴ　＋０２膜（３５０人）を蒸着した。

次いで、真空槽ＩＯ内を２×１０’Ｔｏｒｒまで排気し
た後、Ａｒガスを５　Ｘｌ０−’Ｔ。

ｒｒまで導入し、同上の方法により基体に高周波を印加
して放電を開始させ、アルゴンプラズマを形成し、マツ
チングを調整し、次いで高周波入力を２００Ｗとする一
方、蒸着源としてのＡｇを電子ビームにより加熱した、
真空槽１０内の圧力を更に３　Ｘ　１Ｏ−４Ｔｏｒｒに
調整した後、シャッター６を開けて所定の付着速度でＴ
ｉＯｚｌ！！！上に室温においてＡｇ膜（１６０Ａ　ｔ
−蒸着した。次いで、真空槽１０内を２Ｘ　１Ｏ−６Ｔ
ｏｒｒまで排気した後、再び上記したＴ　＋０２膜の形
成方法と同じ方−ＵこりよりＴｉＯ２膜（３５０人）を
Ａｇ１ｌＩ上に蒸着した。このようにして得うレｆ＝　
ＴｉＣ１２１１！Ｊ　／　Ａｇｊ１９　／　Ｔ：０ｚｎ
Ｑ　Ｉ）　３層構成の熱線反射膜付きガラス板のサンプ
ルについて分光特性を浦定した結果を第５図に示す。又
、このガラス基体を熱線反射膜が合せ中間膜側となるよ
うにポリビニルブチラール中間膜（膜厚０．７６ｍｍ）
を介して同寸法のガラス基体（板厚２ｍｍ　）と合せ加
工した合せガラスタイプのサンプルについて耐光性試験
（１００時間）及び＃候性試験（６００時間）を行なっ
たが、従来の電子ビーム加熱法により形成したＷＯ２（
３５０人）／Ａｇ１ｌＩ２（１６０人）／Ｗ０３膜（３
５０人）の３層構成の熱線反射膜付きガラス板と大きく
異なり、同上のそれぞれのテスト後も全く変化を示さな
かった。

実施例２ 実施例のＴ　＋０２膜の蒸着法と同様な方法により同上
のガラス基体上にＴ　＋０２膜（ｌ！厚＝３５０人）を
形成した。但し、蒸着時の高周波入力を０〜２７５Ｗの
範囲で種々変化させて各サンプルを作成し、ＴｌＯ２膜
の屈折率の高周波電力依存化及び消しゴム試験により耐
擦傷性テスト結果（ヘイズ）の高周波電力依存性を求め
た。　１ｉｉｊ者のＴ　ｉ０２膜の屈折率の高周波電力
依存性を第３図に示し、後者のＴｉＯ２膜のヘイズの高
周波電力依存性を第４図に示す、第３図から明らかなよ
うにＴ　ｉ０２膜の屈折率は高周波入力電力的２００Ｗ
で最大の屈折率を示し、良好な高屈折率のＴ　ｉｏ２膜
が得られることが認められ、又、第４図から明らかな様
にＴ　ｉ０２膜のヘイズは高周波入力電力約１５０Ｗ以
上で低く、実用上十分な硬さを示すことが認められる。

実施例３ 実施例１のＡｇ膜の蒸着法と同様な方法により同上のガ
ラス基体上にＡｇ膜（ＩＩ厚＝１６０人）を作成した。

この高周波バイアスイオンブレーティング法により形成
したＡｇＭは、良好な耐久性を示した。又１通常の電子
ビーム加熱蒸着法により形成したＡｇ膜は、空気中放置
後２ケ月もたたないうちに全て茶かっ色に変質したが、
同上のｌｓ／（イアスイオンプレーティング法によりポ
リエチレンテレフタレートフィルム上に形成したＡｇ膜
模も最初の青色透過色、全屈反射を保持していた。また
、擦傷性テストにおいても、付着力に大きな差が認めら
れた。

実施例４ 実施例１のτｉ０２膜の蒸着法と同様な方法により同上
のガラス基体上にＴｉＯ２膜（膜厚：３５０人）を形成
した。このサンプルについて消しゴムによる擦傷性テス
ト前後のＴｉＯ２１１ｆｉ表面の凹凸を測定した結果を
第６図（ａ）、（ｂ）に示した。第６図（ａ）はテスト
前、第６図（ｂ）はテスト後の測定結果を示すものであ
る。なお、比較例として通常の電子線ビーム蒸着法によ
りガラス基体上にＴ　ｉ０２膜（膜厚：３５０人）を形
成したサンプルについて同上の消しゴムによる擦傷性テ
スト前後のＴｉＯ２膜表面の凹凸を測定した結果を第７
図（ａ）　、　（ｂ）に示した。

以上のように本発明の方法によれば、耐久性に優れ、か
つ高性能で均一な膜厚分布を持つＴｉＯ７膜／Ａｇ脱＃
ｉ０２膜の３層構成の熱線反射が得られ、又曲面状の基
体に対しても同上な性能を持って上記構成の熱線反射膜
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって得られる熱線反射膜材ガラス基
体の断面図、第２図は本発明において利用する高周波バ
イアスイオンブレーティング装置の一具体例を示す模式
図、第３図はＴ　ｉ０２膜の屈折率とＲＦ投入電力との
関係図、第４図はＴｌＯ２膜のヘイズとＲＦ入力電力と
の関係図、第５図は実施例１により得られた熱線反射１
模付ガラ°ス基体の分光特性図、第６図（ａ）　、　（
ｂ）及び第７図（ａ）、（ｂ）は擦傷性テスト前後のＴ
　ｉ０２膜の表面凹凸の測定グラフを示す。 １．２０：基体、２１：第１層のＴｌＯ２膜。 ２２：第２層のＡｇ膜、２３：第３層のＴｉＯ２膜。 ２：電極、４：蒸着源材料、５：電子線ビーム、６：シ
ャッター、７：シールド、８：高周波電源、９：基体用
ホルダー、１０：真空検事　１　回 第２　回 第　３　図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第　６　
図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）早　７　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に、該基体面から数えて第１層としてＴｉ
   Ｏ＿２膜を、第２層としてＡｇ膜を、第３層としてＴｉ
   Ｏ＿２膜を有する熱線反射膜を形成する方法において、
   第１層及び第３層のＴｉＯ＿２膜の両方、又はいずれか
   一方を、基体に高周波電力を供給して酸素プラズマを形
   成し、かかる酸素プラズマ中でＴｉ又はチタン酸化物を
   蒸発させてＴｉＯ＿２膜を堆積させる反応性高周波バイ
   アスイオンプレーティグ法により、基体上又は第２層の
   Ａｇ膜上に形成することを特徴とする熱線反射膜の形成
   方法。
2. （２）第２層のＡｇ膜を、基体に高周波電力を供給して
   アルゴンプラズマを形成し、かかるアルゴンプラズマ中
   でＡｇを、蒸発させてＡｇ膜を堆積させる高周波バイア
   スイオンプレーティング法により第１層のＴｉＯ＿２膜
   上に形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の熱線反射膜の形成方法。