JPS63190742A

JPS63190742A - 熱線反射ガラスの製法

Info

Publication number: JPS63190742A
Application number: JP1857987A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suzuki; 巧一鈴木; Masashi Tada; 昌史多田; Hiroyasu Kojima; 啓安小島; Mamoru Mizuhashi; 水橋　衞
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-08
Also published as: JPH0460061B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、ガラス基板上にスパッタリング法等の物理蒸
着法によって、可視スペクトル帯域で４０％以下の透過
率及び多種の反射色調を有する熱線反射ガラスを製造す
る方法に関する。

［従来の技術１可視スペクトル帯域で低い透過率を有する膜は、太陽光
スペクトルもその大部分を遮断し、特に大陸的気候即ち
、極端に暑い夏の地域に使用され、ソーラーコントロー
ルパネルと称される。

このようなソーラーコントロールパネルの代表的膜材料
としては、ＣｒやＴｉなどの遷移金属の純金属層が知ら
れている。（特公昭４７−１４５９４゜特開昭［（０−
４２２５３）　、　Ｌかし、これらの金属層は、その反
射色調が中性色・であり、色調に変化が乏しい。

独特の反射色調を呈する固有の有効層としては、金、銀
、銅などの貴金属があり、しかもこれらの貴金属は、赤
外域における反射も非常に高く熱反特性も優れている事
が公知である。しかしながら、これらの貴金属膜はガラ
ス基板に対する付着力が極めて弱く、又その耐候性も充
分でない、よって、これらの貴金属膜は、通常付着層と
保１層の間に配置される。付Ｍ層としては、同様の光学
的性質を有し、例えばクロムのような金属又は誘電体が
使用される。保護層としては一般に訓電材料が使用され
る。（特開昭５４−１２０ｆ１８８．　　特開昭５Ｏ−
３９３１４）　、この様な付着層及び保護層を用いる事
は、その干渉効果のために使用する貴金属に応じて阻止
する事がきわめて困難な強い色刺激を多少によらず有す
る欠点があある。

一方、この貴金属層を誘電体層で挟んだ３層構造の干渉
効果を利用して逆に色調表現を多様化する方法がある。

しかしながら、この様にして得られる色調は一般に彩度
が高く建築用として好ましからざるものが多い。

又、この様に付着層や保護層を備えた貴金属層も、単板
として使用するには、その耐久性が不充分であるため、
合せガラスとして使用したり、複層化して使用したりす
る事が多い。

さらに、金属層を使用しないで、半導体材料の単層を用
いる事も公知となっている。この様な半導体材料として
インジウム−スズ酸化物があり、赤外域の反射特性も優
れているが、その透過率が７０％より高く、又その色調
を所望に応じて変化する事ができない。

一方、同じ半導体材料である窒化チタンは高い硬度を有
し、化学的耐久性も優れている。又その電気抵抗も比較
的低いために、通常の金属膜以上の赤外域反射特性を有
する。その色調も光沢のある黄金色を呈し、この特性を
利用して、銅等の金属表面に被覆することで、超硬材料
、装飾物等にも利用される。しかし、窒化チタンが黄金
色を呈するには、１０００Å以上の膜厚が必要であり、
その結果透過率が極端に低くなり、ｋ！：築用としては
好ましくない、又、インジウム−スズ酸化物と同様にそ
の色調を所望に応じて変化する事ができない。

さらに窒化チタン膜は優れた化学的耐久性を示すが、こ
の特性を持つ窒化チタン膜を通常のスパッタリングで作
製するには、高い基板温度（４００℃〜５００℃）が必
要であり、この様に基板を加熱する事は装置の／＼−ド
の面で不利である。

窒化チタンは金属であるチタン原子のマトリックス中に
窒素原子が侵入した侵入型化合物であり、このため、金
属と窒化チタンの密着性は比較的良好である。

しかしながら、窒化チタンはガラスとの密着性が充分で
なく、耐擦傷性に問題がある。又窒化チタン膜は、かな
り内部応力が高い膜であるので、この事実とガラスへの
低密着性が相まって、膜はがれを起こす原因となる。こ
のため、この窒化チタンが熱反膜としては、比較的優れ
た特性を持っているのに、金属基材に対してしか利用で
きず、ガラスに適用しにくいため実際に実用化される範
囲を狭ばめている。

［３？！明の解決しようとする問題点］本発明は、従来
技術が有していた前述の様な欠点がなく、可視スペクト
ル帯域で４０％以下の透過率とブルー色、グリーン色や
ゴールド色などの反射色調を有する熱線反射ガラスを提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、ガラス基板−ヒに第１層として醜素含有雰囲気中で
１０Å〜２００Åの厚みを有する酸化チタン（以下Ｔｉ
０ｚと呼ぶ）層を物理蒸着法により形成し、次いで前記
第１層上に第２層として純窒素雰囲気中で窒化チタン（
以下ＴｉＮｘと呼ぶ）層（ＴｉＮｘ、　ｘ≧１．０）、
又は希ガス及び窒素からなる混合ガス雰囲気中で窒化チ
タン（ＴｉＮ）層を物理蒸着法により形成し、更にその
第２層上に第３層として１０Å〜２００Åの厚みを有す
る酸化チタンＴｉＯ２層を物理蒸着法により形成するこ
とを特徴とする熱線反射ガラスの製法を提供するもので
ある。

第１図は、本発明により得られた熱線反射ガラスの膜構
成を示すための断面図を示す０図において、ｌはガラス
基板、２は第１層のＴｉＯ２層、３は第２層のＴｉＮ層
、又はＴｉＮｘｆｉ（ｘ＞　１）を示し、４は第３層の
Ｔ　ｉＣｈ層を示す。

本発明は、ＴｉＮｘ（菫＞　１．０）層又はＴｉＮ層を
Ｔ　ｉｏｚ層で挟んだ３層構造を基本構成とするもので
、その膜厚構成は要求している色調によって異なる。

ブルー色糸のガラス基板側からの反射色調が必要な場合
は、第１層のＴｉＯ２層は１０Å〜１５０Å、好ましく
は２５Å〜１２５Å、特に５０Å〜１００人に、第２層
のＴｉＮｘ層は（菫≧１．０）は１８５Å〜３７５Å、
好ましくは２２５Å〜３４５Å、特に２５５Å〜３１５
人に、第３層のＴｉＣｈ層は７５Å〜２２５Å、好まし
くは１０Å〜２００Å、特に１２５Å〜１７５人にする
事が色差の値を低く押さえるために望ましい。

又グリーン色系のガラス基板側からの反射色調が必要な
場合は、第１層のＴ　ｉ０２層は１００Å〜２２０Å、
好ましくは１２０Å〜２００Å、特に１４０Å〜１８０
Å、第２層のＴｉＮｘ層（！≧１．０）は３２５Å〜４
７５Å、好ましくは３５０Å〜４５０Å、特に３７５Å
〜４２５人に、第３層のＴｉＯ２の層は１５Å〜２２５
Å、好ましくは５０Å〜１３０Å、特に８５Å〜１５５
人にする事が１色差の値を低く押さえるために望ましい
。

又グリーン色系のガラス基板側からの反射色調を与える
別の系としては、第１層のＴ　ｉＯ＋層は５０Å〜１７
０Å、好ましくは７０Å〜１５０Å、特に８０Å〜１３
０Å、第２層のＴｉＮｘ層（！≧１．０）は３４０Å〜
４１３０Å、好ましくは３６０Å〜４４０Å、特に３８
０Å〜４２０Å、第３層のＴｉＯ２層は、１０５Å〜２
２５Å、好ましくは１３０Å〜２３０Å、特に１５５Å
〜２００人にする事が、同様に色差の値を低く押さえる
ために望ましい。

一方、ゴールド色系のガラス基板側からの反射色調を得
るためには、第１層のＴ　ｉ０２層は４５Å〜１６５Å
、好ましくは８５Å〜１４５Å、特に８５Å〜１２５Å
、第２層のＴｉＮｘ層（ｘ＝　１）は６３０Å〜８００
Å、好ましくは６７５Å〜８５５Å、特に７２０Å〜８
１０Å、第３層のＴｉＯ２の層はＩＯ八へ２７０Å、好
ましくは３０Ａ〜２１５Å、特に５０Å〜１８０人にす
る事が、色差の値を低く押さえるために望ましい。

本発明において、　ＴｉＯ２層を形成する方法としては
、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンブレーティン
グ法などの物理蒸着法が採用され、又ＴｉＮ層、ＴｉＮ
ｘ層（ｘ＞　１）を形成する方法としては、スパッタリ
ング法、イオンブレーティング法などの物理蒸着法が採
用される。

特に、本発明に使用するＴ　ｉ０２層、ＴｉＮ層、Ｔｉ
Ｎｘ層（！＞１）はすべて通常の反応スパッタリング法
、例えば、陰極反応スパッタリング法、高周波スパッタ
リング法、イオンビームスパッタリング法などにおいて
、Ｔｉ金属をターゲットとし、雰囲気ガスを変えるだけ
で作成可能であるという製造プロセス上有利な点を有す
る。

Ｔ　ｉ０２層を作成する際には、雰囲気ガスとして主に
酸素ガスを用いる。又、この時、　Ａｔガスを添加して
も良い、　　（Ａｒ＋０２）の混合ガスを用いるとＴ　
ｉ０２の製膜速度が早くなる。

又、ＴｉＮｘ層（ｘ＞１．０）を作成する際には、雰囲
気ガスとして１００％の窒素ガスを用いるのが好ましい
。

ＴｉＮ層を作成する際には、雰囲気ガスとして（Ａｒ＋
Ｎ２）の混合ガスを用いる。その際、Ａｒガスを主ガス
として、Ｎ？ガスは副ガスとして機能する０本発明で使
用するＴｉＮ層を作成するために必要なＮ２ガスの分率
は、製膜装置のハード面の影響を受けるが、一般的に５
０％以下、好ましくは４０％以下、特に３０％以下であ
ることが望ましい０本発明の３層の構成膜を作成する際
には、基板温度を辷げる必要はなく室温で行なう事がで
きる。

［作用１本発明において、ブルー色、グリーン色、ゴールド色な
どの色調表現はＴｉＣｈ層、Ｔ　ｉＮｘ層、ｔｉＮＪｅ
の相互の干渉効果を利用している。しかしながら、使用
している７　１０２　Ｎの厚みが比較的薄いために、製
膜制御の面で有利である０例えば、ガラス基板側からの
反射色調としてグリーン反射を与える構成として、第１
層としてＴ　ｉ０２層（厚み１０８０人）、第２層とし
てＴｉＮｘ層（厚み３９０人）（！≧１．０）、第３層
としてＴ　ｉ０２層（厚み２８５人）という構成が存在
するが、この構成では全体の膜厚が厚く製膜に時間がか
かる。特にＴｉ０７膜は製膜速度が遅く、コスト面でも
不利な条件になる。又本発明を建築用として用いる際に
は、大面積における均一性や、大量生産を行なう場合の
再現性が重要な因子である。これらの因子において色の
違い、即ち色差の値を２以下に押さえるためには１本発
明のグリーン色反射色調系では、各層の膜厚の変動を±
５％にするだけで充分である。この±５％という値は通
常のスパッタ装置において特別な措置を講じなくても達
成回部である。一方、比較のためにここであげた全体の
膜厚が厚いグリーン色反射色調系では１色差の値を２以
下に押さえるためには膜厚の変動を±２％以下に制御し
なければならない層がある。この±２％という値は、何
か特別の手段を講じる事が必要であり、また高価なモニ
ター設備が必要となる。

本発明によって得られる反射色調は、淡色制約のものが
多いが、色刺激が少ないため、建築用などには好ましい
。

又、室外側、即ちガラス面側の反射色が淡色調のため、
室内側即ち膜面側の反射色も中性色に近い、このため夜
間に室内照明などによって不快感を与える事が少ない。

又１本発明の３層構成を使用すれば、ここで示したグリ
ーン色、ブルー色、ゴールド色以外の色調も作成可能で
ある。さらに、このグリーン色、ブルー色、ゴールド色
の反射色調も、顧客の要求によってわずかに変化させる
事ができる。

本発明で使用している第１層のＴ　ｉＯｚ層は酸化物で
あるため、ガラス基板のシラノール基と化学結合をする
。又、このＴ　ｉ０２はＴｉＮやＴｉＮｘとも互いに相
互拡散層（ＴｉＮｘＯｙ）を形成して強く結合する、こ
のため、第１層のＴ　ｉ０２層がガラス基板と第２層の
ＴｉＮｘやＴｉＮ層との付着層の役割をする。その結果
として、内部応力による膜はがれを防止する。

一方、第３層（７）ＴｉＯｚ層は、第２層のＴｉＮｘ（
ｘ＞１．０）やＴｉＮ層に対して保護層の役割をする。

この保護層があるため、膜の耐久性が、向上しＴｉＮ、
ＴｉＮｘ（ｘ＞　１．０）の製膜の際の基板加熱が不要
になる。

なお、上記した３層構成の熱線反射膜の上層又は下層に
更にその他種類の各種層を積層させてもよい。

［実施例］以下に本発明の実施例について説明する。

実施例１マグネトロンＤ、Ｃ，スパッタ装置の陰極上に金属Ｔｉ
のターゲットをセットする。研磨などの方法で６ＩＩ１
１厚のソーダライムガラス基板を十分に洗浄、乾燥した
後、真空槽内に入れ、油拡散ポンプでＩＸ　１Ｏ−５Ｔ
ｏｒｒ以下まで排気する。この際基板加熱は行なわない
０次に０２ガスを真空系内へ導入し、その圧力が３．４
０Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒになるように調節する。この状
態で金属チタンターゲットへ８．４Ｗ／ｃｗ２のパワー
を印加し、３分間プレスパツタを行い、Ｔ　ｉ０２膜を
７５人製膜する０次に真空系内の雰囲気を　１００％純
Ｎ２ガスに完全に置換し、その圧力が３．２０Ｘ　１０
１Ｔｏｒｒになるように調節する。この状態で金属チタ
ンターゲットへ５−３Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加し、同
じく３分間プレスパツタを行なって、ＴｉＮｘを　２８
５人製膜する。

最後に真空系内の雰囲気を再び１００％０２ガスに戻し
、圧力が３．４０Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒになるようにす
る。そして同じ様にＥｔ、４Ｗ／ｃ膳２のパワーを印加
し、３分間プレスパツタを行ない、Ｔ　ｉ０２膜を１５
０人製膜する。尚、膜厚の制御はすべて、ターゲットの
前を通過するガラス基板の搬送速度を変化させる事によ
って行なう。

この様にして得られた３層膜の付き熱線反射ガラスの分
光反射スペクトルを測定した結果は第２図の曲線５の通
りであり、又その可視スペクトル帯域での分光透過率は
３５％、膜面側の分光反射率は２７％、ガラス面側の分
光反射率は２９％であった。又、その反射色調はガラス
面側がｘ＝　０．２８０．　ｙ＝　０．３１３で淡色調
のブルー色を呈し、膜面側がｘ＝　０．３０７．　ｙ＝
　０．３３７のほとんど中性色であった。′ＩＡ定の際
の標準色光としてはＤ光源（ｘ＝　０．３１３．　ｙ＝
　０．３２９）を用いた。

得られたサンプルの耐久性を調べるため、消しゴムで１
０００回擦傷試験を行なった所、その透過率の変化量は
＋０．５％であった。

実施例２実施例１と同様の手順で、８鳳鵬厚のソーダライムガラ
ス基板上に　１６０人厚０Ｔ　ｉ０２膜、４００人厚０
ＴｉＮｘ膜、　１２０人厚人厚ｉＯ２膜を順次積層した
。得られた３層膜付き熱線反射ガラスの分光反射スペク
トルを測定した結果は第２図の曲線６の通りであり、又
その可視スペクトル帯域での分光透過率は２８％、膜面
側の分光反射率は２４％、ガラス面側の分光反射率は２
２％であった。

又、その反射色調はガラス側面がｘ＝　０．３２３゜！
−０，３８４で淡色調のグリーン色を呈し、膜面側はｘ
＝　０．３５０．１＝　０．３７７でわずかに黄味を帯
びていた。

このサンプルに実施例１と同様に、消しゴム１０００回
の擦傷試験を行なった所、その透過率の変化量は−０，
４％であった。

実施例３実施例１と同様の手順でＢ１１１１厚のソーダライム基
板上に、まずＴ　ｉ０２を　１０５人製膜する。次に真
空系内の雰囲気を　１００％純Ｎ２ガスでなく　　（Ａ
ｒ十Ｎ？）の混合ガスで完全に置換する。この蒔用いる
混合ガスの組成はＡｒ：Ｎ２＝　　７：３である。

圧力を２．８５Ｘ　１０１Ｔｏｒｒに調節した後、金属
チタンターゲットへ５．８Ｗ／ｃ＋ｓ２のパワーを印加
する。他の実施例と同じ様に３分間プレスパツタを行な
った後、ＴｉＮ　ｌｌｉを７６５人製膜する。最後に実
施例１と同様の手順でＴ　ｉＯ＋膜を　１０５人製膜す
る。

得られたサンプルの分光反射スペクトルを測定した結果
は第２図曲線７の通りであり、又その可視スペクトル帯
域での分光透過率は１２％。

膜面側の分光反射率は１３％、ガラス面側の分光反射率
は２１％であった。又、その反射色調はガラス面側が！
＝　０．３８Ｊ　ｙ＝　０．４０２の兄事なゴールド色
であり、膜面側がｘ＝　０．４４２．　ｙ＝　０．４０
１の赤味を帯びた黄金色であった。

このサンプルに他の実施例と同様に、消しゴム１０００
回の擦傷試験を行なった所、その透過率の変化は−０，
８％であった。

比較例他の実施例と同様の手順で排気した後、実施例３の（Ａ
ｒ＋Ｎ２）の混合ガスを用いて、直接ガラス基土にＴｉ
Ｎ膜を５０５人製膜する。なお、第１層及び第３層のＴ
ｉ０２ｍも省略する。

このサンプルにも、消しゴム１０００回の擦傷試験を行
なった所、その透過率の変化量は÷２．３％とやや大き
く、又擦傷跡も他のサンプルに比べて目立ち気味であっ
た。

［発明の効果］本発明は、　ＴｉＮ膜単層では実現不可能なグリーン色
、ブルー色、ゴールド色などの反射色調を表現する事が
でき、又膜厚構成を変化させれば他の色調も表現できる
など優れた効果を有する。

又、同じグリーン色の反射色調でも膜厚をわずかに変動
させる事によって顧客の要求に応じて、その色調を変化
させる事ができるという利点がある。さらに第１層のＴ
　ｉ０７層、第３層のＴ　ｉ０２層がそれぞれ保護膜、
付着膜の役割をし、膜全体の耐久性を向上させるという
効果も認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により得られた熱線反射ガラスの膜構
成を示すための熱線反射ガラスの断面図であり、第２図
は実施例１〜３によって得られた各色調系の熱線反射ガ
ラスの可視域における反射分光スペクトルを示す図であ
る。ｌ・・・ガラス基板２・・・第１層のＴ　１０２ＨＪ３・・・第２層のＴｉＮｘ層又はＴｉＮ層４・・・第３
層のＴ　ｉ０２層５・・・ブルー色反射の分光反射スペクトル（実施例１
）６・・・グリーン色反射の分光反射スペクトル（実施例
２）７・・・ゴールド色反射の分光反射スペクトル（実施例
３） ′ｆＪ　Ｉ〕目ジ庚　＆　（中筒）市　２１」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス基板上に第１層として酸素含有雰囲気中で
１０Å〜２００Åの厚さを有する酸化チタン（ＴｉＯ＿
２）層を物理蒸着法により形成し、次いで前記第１層上
に第２層として純窒素雰囲気中で窒化チタン（ＴｉＮ＿
ｘ、ｘ≧１．０）層、又は希ガス及び窒素からなる混合
ガス雰囲気中で窒化チタン（ＴｉＮ）層を物理蒸着法に
より形成し、更にその第２層上に第３層として１０Å〜２００Åの厚さを有する酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層を
物理蒸着法により形成することを特徴とする可視スペク
トル帯域で４０％以下の透過率及び熱線に対する高い反
射能を有する熱線反射ガラスの製法。
（２）物理蒸着法が陰極スパッタリング法であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラス
の製法。
（３）第２層として純窒素雰囲気中で２００Å〜１００
０の厚みを有する窒化チタン（ＴｉＮ＿ｘ、ｘ≧１．０
）層を物理蒸着法により形成することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラスの製法。
（４）第２層として希ガス及び窒素からなる混合ガス雰
囲気中で１５０Å〜９００Åの厚みを有する窒化チタン
（ＴｉＮ）層を物理蒸着法により形成することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラスの製法
。
（５）第１層の酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが５
０Å〜１００Å、第２層の窒化チタン（ＴｉＮ＿ｘ、ｘ
≧１．０）層の厚みが２５５Å〜３１５Å、第３層の酸
化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが１２５Å〜１７５Å
であり、そのガラス基板側からの反射色調がブルー色を
呈する特許請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラスの製
法。
（６）第１層の酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが１
４０Å〜１８０Å、第２層の窒化チタン（ＴｉＮ＿ｘ、
ｘ≧１．０）層の厚みが、３７５Å〜４２５Å、第３層
の酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが８５Å〜１５５
Åであり、そのガラス基板側からの反射色調がグリーン
色を呈する特許請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラス
の製法。
（７）第１層の酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが９
０Å〜１３０Å、第２層の窒化チタン（ＴｉＮ＿ｘ、ｘ
≧１．０）層の厚みが、３８０Å〜４２０Å、第３層の
酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが１５５Å〜２００
Åであり、そのガラス基板側からの反射色調がグリーン
色を呈する特許請求の範囲第１項記載の熱線反射ガラス
の製法。
（８）第１層の酸化チタン（ＴｉＯ＿２）層の厚みが８
５Å〜１２５Å、第２層の窒化チタン（ＴｉＮ）層の厚
みが、７２０Å〜８１０Å、第３層の酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ＿２）層の厚みが５０Å〜１６０Åであり、そのガラ
ス基板側からの反射色調がゴールド色を呈する特許請求
の範囲第２項記載の熱線反射ガラスの製法。