WO2007072877A1

WO2007072877A1 - 低放射ガラス

Info

Publication number: WO2007072877A1
Application number: PCT/JP2006/325408
Authority: WO
Inventors: Kazuhiro Kato; Kenji Fujii; Takashi Kobayashi
Original assignee: Central Glass Company, Limited
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-06-28

Abstract

透明基板上に誘電体膜とＡｇ膜とがこの順に交互に２ｎ層（ｎ≧１）積層されてなり、最上層のＡｇ膜の上に誘電体膜が積層されてなる低放射ガラスにおいて、Ａｇ膜の透明基板側に隣接してＺｎＯ膜が積層されてなり、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法による、該ＺｎＯ膜の００２結晶面による回折ピークの回折角度２θが３３．９°以下であることを特徴とする低放射ガラスが提供される。

Description

明細書

低放射ガラス

技術分野

[0001] 本発明は、低抵抗膜およびその低抵抗膜を用いた低放射ガラスに関するものである。

発明の背景

[0002] 特許文献 1に開示されているような、ガラス板上に誘電体膜と Ag膜とを 2n+ l (n≥

1)層繰り返して積層し、最上層を誘電体膜とした、低放射ガラスが知られている。誘電体膜には、金属の透明酸ィ匕物膜が用いられている。

[0003] 前記低放射ガラスは、 Ag膜に前後して積層される誘電体膜により可視光の反射を防止して高い可視光透過性を確保しながら、 Ag膜の優れた赤外線反射作用により、高、遮熱性を発現する開口部材としてよく知られて、る。

[0004] このような低放射ガラスは、断熱性を十分に活用させるため、建築物の窓ガラスに空気断熱層を備えた複層ガラス構成で使用されることが多い。

[0005] この低放射ガラスの誘電体膜や Ag膜は、窓に使用するため、大面積のガラス板に成膜ができ、し力も量産性が要求されるため、スパッタリング法によって成膜される。特に、スパッタリングのターゲット背後に磁石を配置し、発生する磁場により、ターゲット表面近傍にプラズマを閉じ込め、ターゲットからスパッタリングされた粒子により成膜を行うマグネトロンスパッタリング法により作製される。

[0006] Ag膜を用いる低放射ガラスには、開口部に用いるために、高い遮熱性と可視光の高ヽ透過性が要求されてヽる。

[0007] 遮熱性の発現には、 Ag膜の高い赤外線反射率が必要であり、 Ag膜の抵抗が小さいほど赤外線反射率も高くなる。 Ag膜の抵抗は、 Ag膜の厚みを大きくすることによつて下げられるが、厚みを増すと Ag膜の可視光の透過率が下がるので、 Ag膜の厚みは、 Ag膜の透過率と放射率との兼ね合いで決定される。

特許文献 1 :特開 2002— 173343号公報

発明の概要 [0008] 本発明は、高い可視光透過性を有しながら、とりわけ高い遮熱性を有する低放射ガラスの提供を課題とする。

[0009] 本発明の低放射ガラスは、透明基板上に誘電体膜と Ag膜とがこの順に交互に 2n 層（n≥l)積層されてなり、最上層の Ag膜の上に誘電体膜が積層されてなる低放射ガラスにおいて、 Ag膜の透明基板側に隣接して ZnO膜が積層されてなり、 CuK a 線を用いた X線回折法による、該 ZnO膜の 002結晶面による回折ピークの回折角度 2 Θ力^ 3. 9° 以下であることを特徴とする低放射ガラスである。

[0010] 前記低放射ガラスは、 n= 1であり、最上層の誘電体膜が ZnO膜を含み、第 1層の誘電体膜に用、る ZnO膜の厚さが 20〜60nmの範囲〖こあり、第 2層の Ag膜の厚さが 5 〜30nmの範囲にあり、第 3層の誘電体膜に用いられる ZnO膜の厚さが 20〜60nm の範囲にあることを特徴としてもよ、。

[0011] あるいは、前記低放射ガラスは、 n= 2であり、最上層の誘電体膜が ZnO膜を含み、第 1層の誘電体膜に用、られる ZnO膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあり、第 2層の Ag膜の厚さ力 7. 5〜17. 5nmの範囲にあり、第 3層の誘電体膜に用いられる ZnO 膜の厚さが 40〜120nmの範囲にあり、第 4層の Ag膜の厚さが 7. 5〜17. 5nmの範囲にあり、第 5層の誘電体膜に用いられる ZnO膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあることを特徴とする低放射ガラスであってもよ、。

[0012] また、本発明の低放射ガラスは、誘電体膜の少なくとも一つの膜が、 ZnO膜のみであることを特徴とする低放射ガラスであってもよ、。

[0013] また、本発明の低放射ガラスは、 Ag膜の直上に、該 Ag膜の酸ィ匕を防ぐための、 A1 を 2〜 12重量％含む酸ィ匕亜鉛層を形成することを特徴とする低反射ガラスであってちょい。

[0014] また、本発明の低放射ガラスは、 Ag膜の直上に、 Ag膜の酸ィ匕を防ぐための保護金属層を形成することを特徴とする低反射ガラスであってもよい。

[0015] また、本発明の低放射ガラスは、保護金属層が、 Zn、 Sn、 Ti、 Al、 NiCr、 Cr、 Zn合金、及び Sn合金のみ力も成る群力選択される金属を含んでいて、該金属が A1又は Sbを 0. 0〜10. 0重量％含んでいることを特徴とする低反射ガラスであってもよい。図面の簡単な説明 [0016] [図 1]低放射ガラスの膜構成を示す断面図である。

[図 2]成膜装置の概略図である。

[図 3]実施例 1〜4および比較例 1〜2で作製した低放射ガラスの、膜構成を示す断面図である。

[図 4]実施例 5〜7および比較例 3で作製した低放射ガラスの、膜構成を示す断面図である。

詳細な説明

[0017] 本発明の低放射ガラスは、可視光透過率が大き!ヽ、採光性に優れた低放射ガラスを提供する。

[0018] 本発明の低抵抗膜は、透明性が高ぐ建物の窓の遮熱を目的とする低放射ガラスに用いることが好ましい。

[0019] 低放射ガラスは、図 1に示すように、透明基板 3に、透明基板カゝら誘電体膜 11と Ag 膜 12とを交互に繰り返して 2n (n≥l)層積層され、最上層の膜が誘電体膜 11でなる低抵抗膜を形成してなるものである。

[0020] 透明基板 3には、ソーダ一ライムガラスや石英ガラスなどの板ガラス、ポリカーボネートゃポリエステルテレフタレート等の透明な榭脂板あるいはフィルム、等を好適に用

V、ることができる。特に廉価なフロート板ガラスが好適である。

[0021] 透明基板 3に接して積層される誘電体膜 11は、透明性基板と Ag膜 12との密着性や、低抵抗膜を膜相互の密着性を高めて、低放射ガラスの積層膜の強度と耐久性を高めるために、さらには、低放射ガラスの可視光の透過率を高めるために用いられる

[0022] 誘電体膜 11は、低放射ガラスの好適な膜強度や耐久性および高ヽ透過率を得るために、 Ag膜の透明基板側に隣接して、 ZnO膜を用いることが好適である。

[0023] さらに誘電体膜 11には、 ZnO膜の他に、 Si、 Sn、 Al、 Ti等の透明酸ィ匕物膜、 Si、 S n、 Zn、 Al、 Ti等の窒化物膜や窒酸ィ匕物膜のな力から少なくとも 1種類以上を選んでなる誘電体膜を用、てもよ、。

[0024] 前述する誘電体膜の選択は、光学膜厚、可視域の光の吸収特性、誘電体膜自体の機械強度、隣接する誘電体膜および Ag膜との密着性を考慮して、行うことが望ましい。

[0025] 透明性基板 3に直接成膜される誘電体膜 11に用いる ZnO膜の厚みと最上層の誘電体膜 11に用いる ZnO膜の厚みは、 20ηπ！〜 60nmとすることが好ましぐそれ以外の誘電体膜 11に用いる ZnO膜の厚みは、 40〜 120nmとすることが好まし!/、。

[0026] さらに、透明性基板 3に直接成膜される最下層の誘電体膜 11と、低抵抗膜の最上層として成膜される誘電体膜 11の厚さは、低抵抗膜の可視域での透過性を高めるために、膜厚を同じ程度にすることが好ましい。

[0027] ZnO膜の膜厚の下限値を 20nmとするのは、隣接層との密着性を維持するためである。また、 ZnO膜の膜厚がその上限値 (透明性基板に直接成膜される最下層の誘電体膜 11と最上層の誘電体膜 11の場合は 60nm、その他の誘電体膜の場合は 12 Onm)を越えると、可視域での好ましい透過率を得られなくなる。

[0028] n= lの場合、すなわち、 Ag膜が 1層の場合は、 Ag膜 12の厚みは 5〜30nmの範囲にあることが好ましい。 5nm未満の場合、抵抗値が大きく有効な遮熱性能が得られず、また、 30nmを越えると、透明性が損なわれ、建物の窓に用いるには好ましいとはいえなくなる。

[0029] さらに、 n= 2の場合、すなわち、 Ag膜が 2層の場合は、 2層の Ag膜 12の、厚みの合計は、 15〜35nmの範囲にあることが好ましい。 2層の Ag膜の厚みの合計が 15η m未満の場合、抵抗値が大きく有効な遮熱性能が得られず、また、厚みの合計が 35 nmを越えると、透明性が損なわれ、建物の窓に用いるには好ましいとはいえなくなる

[0030] さらに、 Ag膜 12の酸ィ匕を防ぐために、 Ag膜 12と誘電体膜 11の間に保護金属層を成膜することが望ましい。

[0031] 保護金属層には、 Zn、 Sn、 Ti、 Al、 NiCr、 Cr、 Zn合金、 Sn合金、および各金属に Al, Sb金属を 0. 0-10. 0重量％含んだもの等を用いることができる。

[0032] また、保護金属層の代わりに、 A1を 2〜12重量％含む酸ィ匕亜鉛 (ΖηΑΙΟχ) (以後

AZO膜と呼ぶ）を用いることが好ま、。

[0033] Ag膜 12および誘電体膜 11は、スパッタリング法で成膜することが好ましぐ特に図

2に示すような、マグネトロンスパッタリング装置を用いて成膜することが好ましい。 [0034] 図 2に示す成膜装置において、ターゲット 1に金属または酸ィ匕物ターゲットを用い、透明性基板 3を基板ホルダー 2に保持させた後、真空チャンバ一 8内を真空ポンプ 5 を用いて排気し、さらに、真空チャンバ一 8内にガス導入管 7より、金属酸化物膜を作製する場合には Oガスまたは Arと Oの混合ガス、 Ag膜を作製する場合には Arガス

2 2

を、マスフローコントローラー（図示せず）により制御して導入し、透明性基板上に低抵抗膜を作製する。

[0035] なお、図 2において、参照番号 4, 9, 10で示される部材はそれぞれ力ソードマグネット、電源コード、 DC電源である。

[0036] 透明酸ィ匕物膜は、ターゲット 1に金属ターゲットを用い、ガス導入管から酸素ガスを導入して成膜するか、あるいは、ターゲット 1に、成膜される酸化物と同じ酸化物ターゲットを用いて成膜することができる。

[0037] 例えば、 ZnOを成膜する場合、 Znターゲットをターゲット 1に用いて、ガス導入管 7 力も適当な混合比の Arガスと酸素ガスを導入して成膜することができる。あるいは、 Z ηθターゲットをターゲット 1に用いて、ガス導入管 7から Arガスのみを導入し、 ZnO膜の成膜をしてもよい。

[0038] さらに、 ZnO膜は、 X線回折測定による ZnO (002)面による回折ピーク最大強度位置が 33. 9° 以下になることが好ましい。成膜時の真空チャンバ一 8内の圧力は、真空ポンプとマスフローコントローラ一により制御して導入する Oガス流量とにより調整

2

される力安定な放電が維持できる範囲で、できるだけ低い圧力にして成膜することが好ましい。真空チャンバ一 8内の圧力は、真空計^ によって測定される。

[0039] CuK o;線を用いた X線回折法により測定される、 ZnO (002)面による回折ピーク最大強度の回折角度 2 Θ力 ¾4° 以上になると、 Ag膜の単位厚みあたりの抵抗値が大きい。したがって、 CuK o;線を用いた X線回折法により測定される、 ZnO (002)面による回折ピーク最大強度の回折角度 2 Θ力^ 4° 以上の場合は、 Ag膜の抵抗値を小さくするために、 Ag膜を厚くしなければならず、好ましい可視光透過率が得に《なる

[0040] CuK o;線を用いた X線回折法により測定される、 ZnO (002)面による回折ピーク最大強度の回折角度 2 Θは、成膜中の真空チャンバ一内の圧力を調整することによつて変えることが望ましい。

実施例

[0041] 以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

[0042] 実施例 1

図 3に示すような、透明性基板 3に、誘電体膜 11、 Ag膜 12、誘電体膜 11の順に積層した低放射ガラスを作製した。透明性基板としては、厚さ 6mmのガラスを用いた。

[0043] Ag膜および誘電体膜の成膜は、図 2に示す DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて行った。

[0044] 誘電体膜 11として、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜した。ターゲット 1に Znターゲットを用い、透明性基板 3を基板ホルダー 2に保持させた後、真空チャンバ一 8内を真空ポンプ 5によって排気した。成膜中、真空ポンプは連続して稼働させた。

[0045] 真空チャンバ一 8内の雰囲気ガスは、ガス導入管 7より、酸素ガスを導入し、酸素ガスの流量を図示しないマスフローコントローラ一により制御して調整した。

[0046] 真空ポンプ 5にはクライオポンプを用いた。成膜中の真空チャンバ 8内の圧力は、図示しないマスフローコントローラ一により Oガス流量を 20sccm以下に制御して、

2

0. lPaに調節した。

[0047] ZnO膜は、 Ag膜と透明性基板との密着性を高めるもので、 37nmの膜厚で成膜した。なお、この ZnO膜と上層に成膜される透明酸ィ匕物膜の膜厚は、低放射ガラスの可視域の透過率を高めるようにしたものである。

[0048] 次に、真空チャンバ一 8内を排気した後、 Arガスをガス導入管 7から図示しないマスフローコントローラーで制御して真空チャンバ一 8内に導入して、真空チャンバ一 8 内を Arガス雰囲気にし、 Agターゲットをターゲット 1に用いて、 ZnO膜 11の上に Ag 膜 12を成膜した。 Ag膜 12の厚みは、 10nmとした。

[0049] Ag膜 12の成膜中、真空チャンバ一内の圧力は、真空ポンプ 5と開閉バルブ 6によつて 0. 5Pa以下を保つようにした。

[0050] 次に、 Ag膜 12の上に、 AZO (A12wt%含有 ZnO)ターゲットを用い、図 3には図示しない、 5nmの厚みの AZO膜を成膜した。

[0051] AZO膜の成膜中、圧力チャンバ一 8内のガス雰囲気および圧力は、 Ag膜 12の成膜と同様にした。

[0052] さらに、 AZO膜の上に ZnO膜を 37nmの厚みで成膜した。成膜中の真空チャンバ —8内の圧力は、図示しないマスフローコントローラ一により Oガス流量を lOOsccm

2

に制御して、 0. 5Paに調節した。その他の条件は透明性基板 3に成膜した ZnO膜と同様にして行った。

[0053] 実施例 2

膜構成および厚みは全て実施例 1と同様にした。また、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜するときの、成膜中の真空チャンバー8内の圧力を、図示しないマスフローコントローラーにより Oガス流量を 60sccm以下に制御して、 0. 3Paに調節した他は、成

2

膜条件は全て実施例 1と同様にした。

[0054] 実施例 3

膜構成および厚みは全て実施例 1と同様にした。また、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜するときの、成膜中の真空チャンバー8内の圧力を、図示しないマスフローコントローラーにより Oガス流量を lOOsccm以下に制御して、 0. 5Paに調節した他は、成

2

膜条件は全て実施例 1と同様にした。

[0055] 実施例 4

膜構成および厚みは全て実施例 1と同様にした。また、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜するときの、成膜中の真空チャンバー8内の圧力を、図示しないマスフローコントローラーにより Oガス流量を 200sccm以下に制御して、 0. 9Paに調節した他は、成

2

膜条件は全て実施例 1と同様にした。

[0056] 比較例 1

膜構成および厚みは全て実施例 1と同様にした。また、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜するときと、 AZO膜の上に ZnO膜を成膜するときの、成膜中の真空チャンバ— 8 内の圧力を、図示しないマスフローコントローラ一により Oガス流量を lOOsccm以下

2

に制御して、 1. 0〜1. 2Paに調節した他は、成膜条件は全て実施例 1と同様にした [0057] 比較例 2

膜構成および厚みは全て実施例 1と同様にした。また、透明性基板 3上に ZnO膜を成膜するときと、 AZO膜の上に ZnO膜を成膜するときの、成膜中の真空チャンバ— 8 内の圧力を、図示しないマスフローコントローラ一により Oガス流量を 200sccm以下

2

に制御して、 1. 0〜1. 2Paに調節した他は、成膜条件は全て実施例 1と同様にした

[0058] 実施例 1〜4および比較例 1〜2で作製した低放射ガラスの、 CuK a線を用いた X 線回折法により測定される、 ZnO (002)面による回折ピーク最大強度の回折角度 2 Θ、比抵抗および光学特性を表 1に示す。

[0059] 表 1に示すように、実施例 1から実施例 4については、回折角が 33. 7度から 33. 8 度の範囲にあり、比抵抗は 5. 1 Χ 10—⁶ Ω cm以下であった。比較例 1と比較例 2は、回折角が 34度以上であり、比抵抗も 6. 3 Χ 10—⁶ Ω «η以上で、実施例に較べ大きいものであった。

[0060] また、実施例 1から実施例 4の可視光透過率と日射反射率は、表 1に示すように、共に比較例 1、 2よりも大きぐ遮熱性能の良い、し力も明るい低放射ガラスとして開口部に用いられるものであった。可視光透過率と日射反射率は、 JIS R3106— 1998に準じて測定される値である。

[表 1]

[0061] 実施例 5

図 4に示すような、透明性基板 3に、誘電体膜 11と Ag膜 12を交互にそれぞれ 2層成膜し、最上膜に誘電体膜 11を成膜して、低放射ガラスを作製した。 [0062] Ag膜 12および誘電体膜 11の成膜は、図 2に示す DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて行った。誘電体膜 11として、 ZnO膜を成膜した。

[0063] 透明性基板 3上および透明基板カゝら数えて 4層目に形成する ZnO成膜中の真空チヤンバー 8内の圧力は、マスフローコントローラ一により Oガス流量を 20sccm以下に

2

制御して、 0. lPaに調節し、その他の成膜条件は実施例 1と同様とした。

[0064] 透明性基板 3に成膜される透明酸ィ匕物膜 11の厚みと最上層の透明酸ィ匕物膜 11の厚みはともに 37nmとした。また、 2層に成膜した Ag膜 12の間の、透明酸ィ匕物膜 11 の厚みは、 74nmとした。

[0065] また、 Ag膜 12の上に誘電体膜 11を成膜する前に、 Ag膜 12の上に、実施例 1と同様に、図示しない AZO膜を成膜した。

[0066] 2層の Ag膜 12は同じ膜厚 10nmとし、 2層の厚みの合計が 20nmとなる低放射ガラスを作製した。

[0067] 実施例 6

膜構成および厚みは全て実施例 5と同様にした。透明性基板 3上および透明基板力も数えて 4層目に形成する ZnO膜成膜中の真空チャンバ— 8内の圧力は、マスフローコントローラ一により Oガス流量を 60sccm以下に制御して、 0. lPaに調節し、

2

その他の成膜条件は実施例 1と同様とした。

[0068] 実施例 7

膜構成および厚みは全て実施例 5と同様にした。透明性基板 3上および透明基板力も数えて 4層目に形成する ZnO膜成膜中の真空チャンバ— 8内の圧力は、マスフローコントローラ一により Oガス流量を 200sccm以下に制御して、 0. 9Paに調節し、

2

その他の成膜条件は実施例 1と同様とした。

[0069] 比較例 3

膜構成および厚みは全て実施例 5と同様にした。また、 3層の ZnO膜の成膜は、比較例 1と同様にした。その他の成膜は全て実施例 1と同様にした。

[0070] 実施例 5〜7および比較例 3で作製した低放射ガラスの、 CuK a線を用いた X線回折法により測定される、 ZnO (002)面による回折ピーク最大強度の回折角度 2 Θ、比抵抗および光学特性を表 2に示す。可視光透過率と日射反射率は、 JIS R3106 - 1998に準じて測定される値である。

[表 2]

[0071] 表 2に示すように、実施例 5から実施例 7については、回折角が 33. 6度から 33. 9 度の範囲にあり、比抵抗は 5. 1 Χ 10—⁶ Ω cm以下であった。比較例 3は、回折角が 34 度以上であり、比抵抗も 6. 5 X 10—⁶ Q cm以上で、実施例に較べ大きいものであった

[0072] また、実施例 5から実施例 7の可視光透過率と日射反射率は、表 2に示すように、共に比較例 3よりも大きぐ遮熱性能の良い、しかも明るい低放射ガラスとして開口部に用いられるものであった。

[0073] なお、実施例 1〜4、比較例 1、 2の膜構成と成膜条件を表 3に、また実施例 5〜7、比較例 3の膜構成と成膜条件を表 4に示す。

[表 3]

l〔s

Claims

請求の範囲

[1] 透明基板上に誘電体膜と Ag膜とがこの順に交互に 2n層（n≥l)積層されてなり、最上層の Ag膜の上に誘電体膜が積層されてなる低放射ガラスにおいて、 Ag膜の透明基板側に隣接して ZnO膜が積層されてなり、 CuK a線を用いた X線回折法による、該 ZnO膜の 002結晶面による回折ピークの回折角度 2 Θ力 ¾3. 9° 以下であることを特徴とする低放射ガラス。

[2] n= lであり、最上層の誘電体膜が ZnO膜を含み、第 1層の誘電体膜に用いる ZnO 膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあり、第 2層の Ag膜の厚さが 5〜30nmの範囲にあり、第 3層の誘電体膜に用いられる ZnO膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあることを特徴とする請求項 1に記載の低放射ガラス。

[3] n= 2であり、最上層の誘電体膜が ZnO膜を含み、第 1層の誘電体膜に用いられる Z ηθ膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあり、第 2層の Ag膜の厚さが、 7. 5〜17. 5nm の範囲にあり、第 3層の誘電体膜に用、られる ZnO膜の厚さが 40〜 120nmの範囲にあり、第 4層の Ag膜の厚さが 7. 5〜17. 5nmの範囲にあり、第 5層の誘電体膜に用いられる ZnO膜の厚さが 20〜60nmの範囲にあることを特徴とする請求項 1に記載の低放射ガラス。

[4] 誘電体膜の少なくとも一つの膜が、 ZnO膜のみでなることを特徴とする請求項 1乃至

3の、ずれかに記載の低放射ガラス。

[5] Ag膜の直上に、該 Ag膜の酸化を防ぐための、 A1を 2〜12重量％含む酸化亜鉛層を形成することを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか〖こ記載の低反射ガラス。

[6] Ag膜の直上に、 Ag膜の酸化を防ぐための保護金属層を形成することを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の低反射ガラス。

[7] 保護金属層が、 Zn、 Sn、 Ti、 Al、 NiCr、 Cr、 Zn合金、及び Sn合金のみから成る群力も選択される金属を含んでいて、該金属が A1又は Sbを 0. 0- 10. 0重量％含んで

V、ることを特徴とする請求項 6に記載の低反射ガラス。