WO2014185420A1 - 保護膜、反射性部材、および保護膜の製造方法 - Google Patents

保護膜、反射性部材、および保護膜の製造方法 Download PDF

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奈緒子 岡田
信孝 青峰
博 羽根川
弘朋 河原
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旭硝子株式会社
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    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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Definitions

  • the present invention relates to a protective film disposed on an upper part of the metal film in order to protect the metal film placed on the glass substrate, and a manufacturing method thereof.
  • a metal reflective film is often disposed on a glass substrate.
  • the metal reflective film used for the reflective member has a problem in terms of heat resistance. Therefore, in order to suppress deterioration due to oxidation of the metal reflection film, a protective film is usually formed on the metal reflection film.
  • Patent Document 1 a material using a silica film formed by sputtering on a top coat of a member using a metal reflective film has been proposed (see Patent Document 1).
  • This silica film is used to improve the scratch resistance of the member, but since it is a film formed by sputtering, the denseness of the film is not high, so the effect of the metal film as an antioxidant film is low. Conceivable.
  • Patent Document 2 discloses that heat resistance is important as a protective film for a layer that deteriorates due to heat, and that the silica film alone does not have sufficient heat resistance, and uses a mixed film in which the silica film is doped with aluminum oxide. Has been proposed. However, there is no description including suggestion about making a protective film having sufficient heat resistance with a silica film alone.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 propose that a gas barrier layer is formed by laminating a plurality of films made of a silica film on a plastic substrate using a plasma CVD method. Since there is no description about the base material other than plastic, it seems that high temperature is not assumed as the use environment of the product in which the gas barrier layer is formed.
  • a protective film is usually formed on the metal reflective film in order to suppress deterioration due to oxidation of the metal reflective film.
  • the protective film used in current reflective members can sufficiently suppress the oxidation of the metal reflective film.
  • a secondary mirror for a solar thermal power generation system is disposed in the vicinity of a heat storage member that accumulates solar thermal energy, it is exposed to a high temperature of 400 ° C. for a long time.
  • the protective film is conventionally arrange
  • the conventional protective film it is difficult to suppress the oxidation of the metal reflection film over a long period of time. For this reason, the secondary mirror has a problem that the reflection characteristics are gradually deteriorated due to the long-term use.
  • a protective film has been conventionally disposed on a metal reflective film used for low-E glass.
  • a metal reflective film used for low-E glass.
  • the metal reflective film is easily oxidized, resulting in reflection characteristics. There is a problem that decreases.
  • This invention is made
  • Another object of the present invention is to provide a reflective member having such a protective film.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing such a protective film.
  • a protective film disposed on the metal film is composed of a silica film,
  • the silica film has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less and a refractive index n of 1.466 or more at a wavelength of 632 nm,
  • a protective film characterized in that the carbon content is 3 atomic% or less is provided.
  • a reflective member A glass substrate, a metal reflective film, and a protective film for protecting the metal reflective film;
  • the protective film is composed of a silica film,
  • the silica film has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less and a refractive index n of 1.466 or more at a wavelength of 632 nm,
  • a reflective member characterized in that the carbon content is 3 atomic% or less is provided.
  • the metal reflective film may include silver or a silver alloy.
  • the reflective member according to the present invention further includes at least one film selected from the group consisting of a metal nitride, a metal oxide, and a metal oxynitride between the glass substrate and the metal reflective film. You may do it.
  • the reflective member according to the present invention may further include a film having a higher refractive index than that of the silica film on the opposite side of the silica film from the metal reflective film.
  • the film having a refractive index higher than that of the silica film may be a silicon nitride film.
  • the glass substrate may be glass having a sodium oxide content of 4% by mass or less.
  • the present invention also provides low-E glass having a reflective member having the above-described characteristics.
  • a secondary mirror for a solar thermal power generation system having a reflective member having the above-described characteristics is provided.
  • a method for producing a protective film disposed on the metal film (A) forming a metal reflective film on the glass substrate; (B) forming a silica film on the metal reflective film;
  • the manufacturing method is characterized in that the step (b) is performed by a plasma CVD method under a pressure of 2 Pa or less.
  • the silica film formed by the step (b) has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less and a refractive index n of 1.466 or more at a wavelength of 632 nm.
  • the carbon content may be 3 atomic% or less.
  • the step (a) may be performed by a sputtering method.
  • the steps (a) and (b) may be performed by an inline method.
  • the metal reflective film may contain silver or a silver alloy.
  • the manufacturing method according to the present invention further includes: (C) forming a film having a refractive index higher than that of the silica film on the silica film; You may have.
  • the film having a refractive index higher than that of the silica film may be silicon nitride.
  • the present invention it is possible to provide a protective film capable of more effectively suppressing the oxidation of the metal reflective film installed on the glass substrate. Moreover, in this invention, the reflective member which has such a protective film can be provided. Furthermore, in the present invention, a method for producing such a protective film can be provided.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a reflective member according to an embodiment of the present invention. It is the figure which showed typically the flow of the manufacturing method of the reflective member by one Example of this invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of low-E glass according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a mirror device according to an embodiment of the present invention. It is the figure which showed the variation
  • DELTA change_quantity
  • a protective film disposed on the metal film is composed of a silica film,
  • the silica film has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less and a refractive index n of 1.466 or more at a wavelength of 632 nm,
  • a protective film characterized in that the carbon content is 3 atomic% or less is provided.
  • the protective film used in the conventional reflective member or the like sufficiently suppresses deterioration of the metal film due to heat.
  • the protective film according to the present invention is characterized by being formed as a dense silica film.
  • the protective film of the present invention when such a silica film is used, it is possible to significantly suppress oxygen in the environment from entering the inside of the silica film due to the good oxygen barrier property of the silica film. Therefore, in the protective film of the present invention, when the metal film is used for a long period of time, for example, in a situation where the metal film is exposed to a high temperature of about 400 ° C. However, even when exposed to a high temperature up to about 700 ° C., oxidation of the metal film can be significantly suppressed. Therefore, when the protective film according to the present invention is applied to, for example, a reflective member, it is possible to significantly suppress the deterioration of the reflective property of the reflective member, and maintain the properties of the metal film even when exposed to high temperatures. Can do.
  • the refractive index n is used as a quantitative parameter
  • the silica film having a higher refractive index n can obtain better oxygen barrier properties. Has been issued. Therefore, the oxygen barrier property and further the denseness of the silica film can be expressed by the refractive index n of the silica film.
  • the light absorption characteristic of the silica film is also an important parameter. This is because when the absorption of light in the silica film increases, it becomes difficult to increase the amount of light reflected by the metal film and emitted from the silica film.
  • the light absorption characteristics of the silica film are defined using the extinction coefficient k.
  • the extinction coefficient k is a parameter representing light absorption, and it can be said that the smaller the extinction coefficient k in the silica film, the lower the light absorption of the silica film.
  • impurities present in the silica film can be cited as factors that affect the denseness and light absorption characteristics of the silica film.
  • an organic metal compound gas such as tetramethyldisiloxane is usually used as a raw material gas. Carbon derived from the metal compound gas is taken in and the denseness is deteriorated.
  • the refractive index of carbon is larger than the refractive index of the silica film, the inclusion of carbon in the film is a factor that increases the value of the refractive index n despite the deterioration of the denseness of the silica film. Can be. Therefore, it can be said that a dense silica film needs to have a small amount of carbon present in the film and a high refractive index n.
  • the protective film according to the present invention is composed of a silica film, the extinction coefficient k at a wavelength of 632 nm is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, the refractive index n is 1.466 or more, and the carbon content Is at most 3 atomic%.
  • the protective film having such characteristics By using the protective film having such characteristics, the oxidation of the metal film in a high temperature environment is significantly suppressed, and the light absorption in the protective film is significantly suppressed. Therefore, for example, when the protective film according to the present invention is applied to the reflective member, the heat resistance of the reflective member is significantly improved, and good reflective characteristics can be maintained over a long period of time.
  • the refractive index n of the protective film at a wavelength of 632 nm may be, for example, 1.469 or more, and is preferably 1.47 or more.
  • the extinction coefficient k of the protective film may be, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or less, and is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 or less.
  • the carbon content of the protective film may be 2 atomic% or less, and is preferably 1 atomic% or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a reflective member according to an embodiment of the present invention.
  • the reflective member 100 is configured by arranging a metal reflective film 120 and a protective film 130 in this order on an upper portion of a glass substrate 110.
  • the reflective properties of conventional conventional reflective members gradually deteriorate with long-term use in a high-temperature environment (for example, 400 ° C.).
  • the reflection characteristics deteriorate when exposed to a high temperature of about 700 ° C. even for a short time.
  • oxygen in the atmosphere gradually enters the inside of the reflective member from the protective film side, thereby oxidizing the metal reflective film.
  • the reflective member 100 is characterized in that the protective film 130 is formed as a dense silica film so as to prevent oxygen in the atmosphere from entering the reflective member 100. Have.
  • the reflective member 100 When such a protective film 130 is used, due to the good oxygen barrier property of the protective film 130, oxygen in the environment enters the reflective member 100 (the metal reflective film 120 side) through the protective film 130. Is significantly suppressed. Therefore, in the reflective member 100 according to an embodiment of the present invention, even when the reflective member 100 is used at a high temperature for a long period of time, the oxidation of the metal reflective film 120 can be significantly suppressed, and for a short time, approximately. Even when exposed to a high temperature of 700 ° C., it is possible to significantly suppress the oxidation of the metal reflective film 120, thereby significantly suppressing the deterioration of the reflection characteristics of the reflective member 100.
  • the silica film constituting the protective film 130 has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less at a wavelength of 632 nm, a refractive index n of 1.466 or more, and a carbon content of 3 atomic% or less. Has characteristics.
  • the protective film 130 having such characteristics, oxidation of the metal reflective film 120 in a high temperature environment is significantly suppressed, and light absorption in the protective film 130 is significantly suppressed. Therefore, this significantly improves the heat resistance of the reflective member 100 at a high temperature, makes it possible to maintain good reflective characteristics over a long period of time, and is good even after the heat strengthening treatment of the reflective member 100. The reflection characteristic can be maintained.
  • the refractive index n of the protective film 130 at a wavelength of 632 nm may be, for example, 1.469 or more, and is preferably 1.47 or more.
  • the extinction coefficient k of the protective film 130 may be 1 ⁇ 10 ⁇ 5 or less, for example, and is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 or less.
  • the carbon content of the protective film 130 may be 2 atomic% or less, and is preferably 1 atomic% or less.
  • the characteristic configuration of the reflective member 100 according to one embodiment of the present invention has been described above.
  • the configuration of the reflective member of the present invention is not limited to such an embodiment.
  • the configuration of the reflective member 100 shown in FIG. 1 is a configuration that should be referred to as a “basic structure of the reflective member according to the present invention”, which shows only the minimum necessary layer structure. There is a need.
  • the metal reflective film 120 is not necessarily configured by a single layer, and the metal reflective film 120 may be configured by a plurality of layers having different materials and / or compositions.
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method for manufacturing the reflective member 100 according to an embodiment of the present invention.
  • step S110 forming a metal reflective film on the glass substrate
  • step S120 forming a silica film on the upper part of the metal reflective film by a plasma CVD method under a pressure of 2 Pa or less
  • a glass substrate is prepared.
  • the composition of the glass substrate is not particularly limited.
  • a metal reflection film is formed on the glass substrate.
  • the method for forming the metal reflective film is not particularly limited.
  • the material of the metal reflective film is not particularly limited as long as appropriate reflectivity is exhibited in the finally produced reflective member.
  • the metal reflective film may be formed by a sputtering method or a vapor deposition method.
  • the thickness of the metal reflective film is, for example, 50 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the metal reflection film is not particularly limited.
  • the metal reflection film may be a single layer or a plurality of layers.
  • Step S120 Next, a silica protective film (silica film) is formed on the metal reflective film obtained in step S110.
  • the silica film is formed by a plasma CVD method.
  • the film forming pressure during film formation is 2 Pa or less.
  • the film forming pressure is preferably 1 Pa or less, and more preferably 0.5 Pa or less.
  • Steps S110 and S120 may be performed in an inline manner.
  • Implementation in an in-line method simplifies the production process and enables film formation over a large area, which can contribute to improvement in productivity. Further, by performing the sputter film formation and the CVD film formation in the same chamber by an in-line method, oxidation and deterioration of the metal film can be suppressed.
  • the extinction coefficient k at a wavelength of 632 nm is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less
  • the refractive index n is 1.466 or more
  • a protective film having a content of 3 atomic% or less can be formed. Further, by forming such a protective film on the upper part of the metal reflective film, the protective film exhibits an oxygen barrier property, and when the finally manufactured reflective member is used, the metal reflective film is oxidized. It becomes possible to suppress.
  • the source gas is not particularly limited, and the source gas may be, for example, a mixed gas of oxygen and tetramethyldisiloxane (TMDSO).
  • TMDSO tetramethyldisiloxane
  • the volume ratio of oxygen to TMDSO may be in the range of 100: 3 to 100: 15.
  • the plasma power may be in the range of 15 to 100 kW / m.
  • the film thickness of the silica film is, for example, 150 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the silica film is not particularly limited.
  • the reflective member 100 according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of low-E glass.
  • the low-E glass 200 includes a glass substrate 210, a first layer 220, a second layer 230, a third layer 240, a fourth layer 250, and a fifth layer 260. It is configured by stacking in this order.
  • the type of the glass substrate 210 is not particularly limited.
  • the first layer 220 is provided in order to improve the adhesion between the glass substrate 210 and the second layer 230 and further improve the transmittance of the Low-E glass 200 in the visible light region.
  • the first layer 220 may include, for example, metal nitride, metal oxide, and / or metal oxynitride.
  • the second layer 230 includes a metal reflection film because it has a role of effectively reflecting light in the long wavelength range of sunlight, specifically light in the wavelength range of 800 nm or more, and further reducing the emissivity.
  • the third layer 240 has a role of suppressing diffusion of oxygen in the environment toward the second layer 230 when the fourth layer 250 is formed.
  • the third layer 240 may include, for example, a metal film, a metal nitride film, a metal oxide film, or a metal oxynitride film.
  • the third layer 240 is not an essential member and is often omitted.
  • the fourth layer 250 is formed as an antioxidant film for the second layer 230 and the third layer 240.
  • the fourth layer 250 includes a protective film (silica film) made of silica.
  • the fifth layer 260 is formed as a dielectric film having a high refractive index.
  • the transmittance of visible light as a whole of the low-E glass 200 is improved, and further, light in a long wavelength region of sunlight, Specifically, the reflectance in a wavelength region of 800 nm or more can be significantly increased. In some cases, it is formed for the purpose of improving scratch resistance.
  • the low-E glass 200 has the “basic structure of the reflective member according to the present invention” as shown in FIG. That is, in the low-E glass 200, the glass substrate 210, the second layer 230, and the fourth layer 250 are respectively the glass substrate 110, the metal reflective film 120, and the protective film of the reflective member 100 shown in FIG. 130.
  • the first layer to the fifth layer may be repeatedly arranged on the portion shown in FIG.
  • Light in the wavelength region specifically, the reflectance in the wavelength region of 800 nm or more can be significantly increased, and the emissivity can be further decreased.
  • the glass substrate, the first layer, the second layer, the third layer, the fourth layer, and the fifth layer shown in FIG. 3 are laminated in this order, and shown in FIG. 3 on the fifth layer.
  • a layer similar to the first layer for example, a sixth layer containing metal nitride, metal oxide, and / or metal oxynitride is stacked, and the same as the second layer shown in FIG. 3 is formed on the sixth layer.
  • the seventh layer including the metal reflective film is laminated, and the eighth layer similar to the third layer including the metal film, metal nitride film, metal acid film, and metal oxynitride film shown in FIG.
  • the reflectance in the wavelength region of 800 nm or more can be significantly increased and the emissivity can be lowered as compared with the Low-E glass shown in FIG.
  • the seventh layer is not an essential member, as is the case with the third layer, and is often omitted. Further, the eighth layer may be omitted when there is a fourth layer, and the fourth layer may be omitted when there is an eighth layer.
  • the first layer to the fifth layer shown in FIG. 3 may be further laminated in this order on the tenth layer, and the reflectance in the wavelength region of 800 nm or more is further improved. And emissivity can be lowered.
  • the number of repetitions is preferably two or three times, and the reflectance in the wavelength region of 800 nm or more can be increased and the emissivity can be lowered without significantly reducing the visible light transmittance, and the visible light is transmitted. And since the light of the infrared region of 800 nm or more reflects, the window glass excellent in heat insulation and heat insulation can be obtained.
  • the second layer 230 is formed by oxygen from the environment side. And / or third layer 240 may occur to be oxidized.
  • metal oxidation occurs in the second layer 230 that is directly related to the reflection characteristics of the low-E glass, the reflection characteristics of the low-E glass are significantly deteriorated.
  • the low-E glass 200 shown in FIG. 3 has a “basic structure of a reflective member according to the present invention”.
  • oxygen in the environment passes through the fourth layer 250 and reaches the second layer 230 due to the effect of the protective film as described above, that is, the good oxygen barrier property of the fourth layer 250. Is significantly suppressed.
  • the first layer 220 is formed by the sputtering method
  • the second layer 230 is formed by the sputtering method
  • the third layer 240 is formed by the sputtering method
  • the plasma CVD method is used.
  • the fourth layer 250 may be formed
  • the fifth layer 260 may be formed by a sputtering method.
  • the film formation pressure when forming the fourth layer 250 by the plasma CVD method is 2 Pa or less, and the film formation pressure may be 1 Pa or less, for example.
  • the low-E glass 200 may be manufactured by other methods.
  • the first layer 220 to the third layer 240 and the fifth layer 260 are not necessarily formed by a sputtering method, and may be formed by another film formation method such as an evaporation method.
  • each member constituting the low-E glass 200 will be described in detail. Note that a part of the following description can be equally applied to each member (that is, the glass substrate 110, the metal reflective film 120, and the protective film 130) constituting the reflective member 100 shown in FIG. It will be apparent to those skilled in the art that this can be done.
  • Glass substrate 210 The type of the glass substrate 210 is not particularly limited.
  • the thickness of the glass substrate 210 is not particularly limited, but may be in the range of, for example, 2.0 mm to 8.0 mm from the viewpoints of strength, ease of heat strengthening and bending, and ease of use. .
  • the shape of the glass substrate 210 is not particularly limited.
  • the glass substrate 210 may be planar or curved.
  • the first layer 220 has a role of improving the adhesion between the glass substrate 210 and the second layer 230 and further improving the transmittance in the visible light region of the Low-E glass 200. .
  • the first layer 220 is composed of at least one selected from the group consisting of metal nitride, metal oxide, and metal oxynitride.
  • the first layer 220 may be composed of zinc oxide.
  • the zinc oxide may be doped with at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, gallium, and tin.
  • the first layer 220 has a thickness of 150 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the first layer 220 is not particularly limited.
  • the first layer 220 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the second layer 230 is a layer including a metal reflection film, and the light reaching the second layer 230 is reflected here. Further, by providing the second layer 230, the emissivity is reduced, and low-E glass can be manufactured.
  • the metal reflective film constituting the second layer 230 may include, for example, silver or a silver alloy.
  • the silver alloy may be, for example, an alloy containing at least one element selected from the group consisting of silver and gold, palladium, copper, nickel, silicon, aluminum, titanium, and chromium.
  • the content of metals other than silver in the silver alloy may be in the range of 0.5% to 10% by mass.
  • low-E glass having a low emissivity can be manufactured, and the light reflectance in the long wavelength region (800 nm or more) of sunlight in the second layer 130 In addition, the transmittance in the visible light region can be improved.
  • the second layer 230 may have a thickness in the range of 50 to 250 mm, for example.
  • the second layer 230 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the third layer 240 has a role of suppressing diffusion of oxygen in the environment toward the second layer 230 when the fourth layer 250 is formed.
  • the third layer 240 may include an oxide layer.
  • the oxide film may be made of zinc oxide.
  • the zinc oxide may be doped with at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, gallium, and tin.
  • the oxide film may be made of titanium oxide.
  • the third layer 240 may include a metal layer.
  • a metal layer may be made of at least one metal selected from the group consisting of zinc, titanium, nickel, chromium, tin, palladium, gold, and aluminum.
  • the metal layer may contain zinc and may be doped with at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, tin, and gallium.
  • the third layer 240 may include a nitride layer.
  • a nitride layer may be composed of at least one nitride film selected from the group consisting of a silicon nitride film, an aluminum nitride film, a chromium nitride film, a nickel nitride film, and a titanium nitride film.
  • the nitride layer may contain oxygen.
  • the third layer 240 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the third layer 240 may have a thickness in the range of 5 to 150 mm or 5 to 180 mm, for example.
  • the third layer 240 is not an essential member and may be omitted.
  • the fourth layer 250 formed thereafter includes a silica film having the above-described characteristics. For this reason, even when the third layer 240 is omitted, the oxidation of the second layer 230 can be significantly suppressed by the oxygen barrier property of the fourth layer 250.
  • the fourth layer 250 is made of a material having a lower refractive index than that of the fifth layer 260.
  • the fourth layer 250 includes a silica film.
  • the silica film has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less at a wavelength of 632 nm, a refractive index n of 1.466 or more, and a carbon content of 3 atomic% or less.
  • the fourth layer 250 may have a film thickness in the range of 50 to 1500 mm, for example.
  • the fifth layer 260 is made of a material having a higher refractive index than the fourth layer 250.
  • the fifth layer 260 may have an optical constant having a refractive index n of 1.7 or more and an extinction coefficient k of 0.01 or less at a wavelength of 550 nm.
  • the material included in the fifth layer 260 is not particularly limited as long as the above condition is satisfied.
  • the fifth layer 260 may be, for example, silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, titanium oxynitride, niobium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, titanium oxide, zinc oxide, and / or Alternatively, it may be composed of tin oxide.
  • the fifth layer 260 may be a composite oxynitride.
  • Zinc oxide may be doped with at least one element selected from the group consisting of aluminum, tin, and titanium, and tin oxide may be doped with zinc.
  • silicon nitride or titanium nitride may be formed.
  • the fifth layer 260 includes silicon nitride or titanium nitride, the fifth layer 260 suppresses the entry of oxygen in the environment into the interior. It will be effective. Therefore, in this case, the oxidation of the second layer can be further suppressed by the oxygen barrier effect of both the fourth layer 250 and the fifth layer 260.
  • Silicon nitride may be doped with aluminum.
  • the fifth layer 260 may have a thickness in the range of 50 to 1500 mm. Further, the fifth layer 260 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the second layer 230 is formed by oxygen from the environment side. And / or third layer 240 may occur to be oxidized.
  • metal oxidation occurs in the second layer 230 that is directly related to the reflection characteristics of the low-E glass, the reflection characteristics of the low-E glass are significantly deteriorated.
  • the low-E glass 200 shown in FIG. 3 has a “basic structure of a reflective member according to the present invention”.
  • oxygen in the environment passes through the fourth layer 250 and reaches the second layer 230 due to the effect of the protective film as described above, that is, the good oxygen barrier property of the fourth layer 250. Is significantly suppressed.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the mirror device.
  • the mirror device 300 includes a glass substrate 310, a first layer 320, a second layer 330, a third layer 340, a fourth layer 350, and a fifth layer 360 in this order. It is configured by stacking.
  • the first layer 320 is installed in order to improve the adhesion between the glass substrate 310 and the second layer 330.
  • the first layer 320 may include, for example, metal nitride, metal oxide, and / or metal oxynitride. Note that the first layer 320 is not an essential member and is often omitted.
  • the second layer 330 has a role of effectively reflecting light in the wavelength region of sunlight and includes a metal reflection film.
  • the third layer 340 has a role of suppressing oxygen in the environment from diffusing toward the second layer 330 when the fourth layer 350 is formed.
  • the third layer 340 is not an essential member and is often omitted.
  • the fourth layer 350 is formed as a low refractive index film having a lower refractive index than the fifth layer 360.
  • the fourth layer 350 includes a protective film made of silica (silica film).
  • the fifth layer 360 is formed as a high refractive index film having a higher refractive index than the fourth layer 350. By stacking the fifth layer 360 having a high refractive index on the fourth layer 350 having a low refractive index, the reflectivity of the mirror device 300 as a whole can be significantly increased.
  • each member constituting the mirror device 300 will be described in detail. Note that a part of the following description can be equally applied to each member (that is, the glass substrate 110, the metal reflective film 120, and the protective film 130) constituting the reflective member 100 shown in FIG. It will be apparent to those skilled in the art that this can be done.
  • the type of glass substrate 310 is not particularly limited as long as the Na 2 O content is 4% by mass or less.
  • the glass substrate 210 may be, for example, non-alkali metal glass, AN100, or the like.
  • the thickness of the glass substrate 310 is not particularly limited, but may be in the range of 0.5 mm to 8.0 mm, for example, from the viewpoint of strength and ease of use.
  • the shape of the glass substrate 310 is not particularly limited.
  • the glass substrate 310 may be planar or curved.
  • the first layer 320 has a role of improving the adhesion between the glass substrate 310 and the second layer 330.
  • the first layer 320 is composed of at least one selected from the group consisting of metal nitrides, metal oxides, and metal oxynitrides.
  • the first layer 220 may be composed of zinc oxide.
  • the zinc oxide may be doped with at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, gallium, and tin.
  • the first layer 320 has a thickness of 100 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the first layer 320 is not particularly limited.
  • the first layer 320 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the second layer 330 is a layer including a metal reflection film, and the light reaching the second layer 330 is reflected here.
  • the metal reflective film constituting the second layer 330 may include, for example, silver or a silver alloy.
  • the silver alloy may be, for example, an alloy containing at least one element selected from the group consisting of silver and gold, palladium, copper, nickel, silicon, and chromium. In this case, the content of metals other than silver in the silver alloy may be in the range of 0.5% to 5% by mass. Further, the metal reflective film may contain aluminum or an aluminum alloy.
  • the reflectance of light in the wavelength region of sunlight (300 nm to 2500 nm) in the second layer 130 is improved, and the dependency of the reflectance on the incident angle is improved. Can be reduced.
  • the second layer 330 may have a thickness in the range of 800 to 3000 mm, for example.
  • the third layer 340 has a role of suppressing oxygen in the environment from diffusing toward the second layer 330 when the fourth layer 350 is formed.
  • the third layer 340 may include an oxide layer.
  • the oxide film may be made of zinc oxide.
  • the zinc oxide may be doped with at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, gallium, and tin.
  • the third layer 340 may include a metal layer.
  • a metal layer may be made of at least one metal selected from the group consisting of zinc, titanium, nickel, chromium, tin, and aluminum.
  • the metal layer may contain zinc and may be doped with at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, tin, and gallium.
  • the third layer 340 may include a nitride layer.
  • a nitride layer may be composed of at least one nitride film selected from the group consisting of a silicon nitride film, an aluminum nitride film, a chromium nitride film, a nickel nitride film, and a titanium nitride film.
  • the third layer 340 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the third layer 340 may have a thickness in the range of 5 to 100 mm, for example.
  • the third layer 340 is not an essential member and may be omitted.
  • the fourth layer 350 formed thereafter includes a silica film having the above-described characteristics. For this reason, even when the third layer 340 is omitted, the oxidation of the second layer 330 can be significantly suppressed by the oxygen barrier property of the fourth layer 350.
  • the fourth layer 350 is made of a material having a lower refractive index than that of the fifth layer 360.
  • the fourth layer 350 includes a silica film.
  • the silica film has an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less at a wavelength of 632 nm, a refractive index n of 1.466 or more, and a carbon content of 3 atomic% or less.
  • the fourth layer 350 is dense, that is, has an oxygen barrier property, and the heat resistance of the mirror device 300 at a high temperature can be improved.
  • the fourth layer 350 may have a film thickness in the range of 300 mm to 1500 mm, for example.
  • the fifth layer 360 is made of a material having a higher refractive index than that of the fourth layer 250.
  • the fifth layer 360 may have an optical constant having a refractive index n of 1.7 or more and an extinction coefficient k of 0.01 or less at a wavelength of 550 nm.
  • the material included in the fifth layer 360 is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied.
  • the fifth layer 360 is made of, for example, silicon nitride, aluminum nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, niobium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, titanium oxide, zinc oxide, and / or tin oxide. Also good.
  • the fifth layer 360 may be a composite oxynitride.
  • the fifth layer 360 includes silicon nitride, the fifth layer 360 exhibits an effect of suppressing the entry of oxygen in the environment into the interior. Therefore, in this case, the oxidation of the second layer can be further suppressed by the oxygen barrier effect of both the fourth layer 350 and the fifth layer 360.
  • the fifth layer 360 may have a thickness in the range of 300-1500 mm.
  • the fifth layer 360 may be a single layer or a plurality of layers.
  • the mirror device 300 has a “basic structure of a reflective member according to the present invention” as shown in FIG. That is, in the mirror device 300, the glass substrate 310, the second layer 330, and the fourth layer 350 are respectively the glass substrate 110, the metal reflective film 120, and the protective film 130 of the reflective member 100 shown in FIG. Corresponding to
  • the application examples of the protective film according to the present invention have been described above by taking the low-E glass 200 and the mirror device 300 as examples.
  • the application example of the protective film according to the present invention is not limited to such a reflective member. That is, it will be apparent to those skilled in the art that the protective film according to the present invention may be applied to various devices or members that require heat resistance.
  • Preliminary test 1 (Sample A) A sample for preliminary test 1 was prepared by forming a silica film on the surface of the glass substrate by the following method.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm length ⁇ 100 mm width ⁇ 2 mm thickness.
  • a silica film having a thickness of 226 nm (target value) was formed on one surface of the glass substrate by plasma CVD.
  • a mixed gas of oxygen and tetramethyldisiloxane (TMDSO) was used, the flow rate of oxygen was 400 sccm, and the flow rate of TMDSO was 50 sccm.
  • the film formation pressure during the plasma CVD process was 0.47 Pa, and the plasma power (film formation power density) was 20 kW / m.
  • sample A A sample for preliminary test of the protective film (hereinafter referred to as “sample A”) was produced by the above-described treatment.
  • the refractive index n and the extinction coefficient k at a wavelength of 632 nm were measured by spectroscopic ellipsometry (manufactured by JA Woollam, trade name: M-2000DI).
  • the refractive index n of the silica film was 1.4772, and the extinction coefficient k was less than the detection limit (1 ⁇ 10 ⁇ 7 ).
  • the chemical composition was analyzed by XPS depth profile analysis using an XPS analyzer (trade name: PHI5000, manufactured by ULVAC-PHI). As a result of the measurement, the content of carbon in the silica film was below the detection limit (the detection limit value was 0.1 atomic%. The same applies unless otherwise specified).
  • sample B A sample for preliminary test (hereinafter referred to as “sample B”) having a silica film on the surface of the glass substrate was prepared in the same manner as in the above-mentioned sample A.
  • the refractive index n and the extinction coefficient k were measured by the method described above.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4611, and the extinction coefficient k was less than the detection limit (1 ⁇ 10 ⁇ 7 ). Further, the carbon content in the silica film was below the detection limit.
  • the heat resistance evaluation test was conducted as follows.
  • each sample is heat-treated at 700 ° C. for 17 minutes in the atmosphere. And the haze rate of the sample after heat processing was measured, and heat resistance evaluation was implemented.
  • the haze ratio was measured by using a haze ratio measuring device (Suga Test Instruments Co., Ltd., Hz-2), using a D65 light source and a double beam method.
  • the haze rate is an index that quantitatively represents the level of occurrence of turbidity in the sample.
  • the silica film of the preliminary sample is deteriorated by heat, defects such as cracks are generated, and the turbidity of the sample is increased, so that the haze ratio is increased. Therefore, it can be used as an evaluation index of the heat resistance of the preliminary sample by measuring the haze value.
  • Table 1 summarizes the production conditions of samples A and B, and the measurement results of the refractive index n, the extinction coefficient k, the carbon content, and the haze ratio obtained by the heat resistance evaluation test.
  • Sample A is a silica film having a refractive index n of 1.4772 and an extinction coefficient of less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the amount of carbon in the film is below the detection limit.
  • Sample B is a silica film having a refractive index n of 1.4611 and an extinction coefficient of less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the amount of carbon in the film is below the detection limit. It can be seen that the silica film of sample A has a higher refractive index n than that of sample B, and thus a higher refractive index contributes to haze suppression after heat treatment.
  • the film forming pressure needs to be 2 Pa or less.
  • the reactivity of TMDSO which is the source gas in plasma is improved, and the amount of impurities such as carbon derived from the source gas in the silica film can be reduced.
  • Preliminary test 2 (Sample 1) A sample for preliminary test 2 of the protective film was prepared by sequentially forming a first silica film, a metal titanium film, and a second silica film on the surface of the glass substrate by the following method.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm length ⁇ 100 mm width ⁇ 2 mm thickness.
  • a first silica film having a thickness of 50 nm (target value) was formed on one surface of the glass substrate by plasma CVD.
  • the first silica film was formed under the same conditions as those for forming the silica film in Sample A of Preliminary Test 1 described above. Accordingly, the refractive index n of the silica film at a wavelength of 632 nm is 1.4772, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • a titanium metal film was formed on the first silica film by an ordinary sputtering method.
  • the thickness of the metal titanium film was 10 nm (target value).
  • a metal titanium target was used as the target, and argon gas was used as the film forming gas.
  • the sputtering pressure was 0.35 Pa, a DC power source was used, and the input power was 0.5 kW.
  • a second silica film was formed on the metal titanium film by plasma CVD.
  • the deposition conditions for the second silica film are substantially the same as the deposition conditions for the first silica film.
  • sample 1 a sample for preliminary test 2 of the protective film (hereinafter referred to as “sample 1”) was produced.
  • sample 2 A sample for preliminary test 2 (hereinafter referred to as “sample 2”) having the first silica film, the metal titanium film, and the second silica film on the surface of the glass substrate by the same method as that of the sample 1 described above. Produced.
  • the film formation pressure when forming the first and second silica films was 0.56 Pa.
  • Other manufacturing conditions are the same as those in the case of Sample 1.
  • the refractive index n and the extinction coefficient k were measured by the method described above.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4773, and the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the second silica film was below the detection limit.
  • sample 3 A sample for preliminary test 2 (hereinafter referred to as “sample 3”) having the first silica film, the metal titanium film, and the second silica film on the surface of the glass substrate is prepared by the same method as that of sample 1 described above. did.
  • the flow rate of oxygen when forming the first and second silica films was 236 sccm, and the flow rate of TMDSO was 15 sccm.
  • the film formation pressure during the plasma CVD process was 0.35 Pa, and the plasma power (film formation power density) was 80 kW / m.
  • the refractive index and the extinction coefficient k were measured by the method described above.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.469, and the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the second silica film was below the detection limit.
  • sample 4 A sample for preliminary test 2 (hereinafter referred to as “sample 4”) having the first silica film, the metal titanium film, and the second silica film on the surface of the glass substrate by the same method as in sample 1 described above. Produced.
  • the first and second silica films were formed under the same conditions as those for forming the silica film in the sample B of the preliminary test 1 described above. did. Therefore, the refractive index n of the silica film at a wavelength of 632 nm was 1.4611, the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content was below the detection limit.
  • Example 5 A first silica film was formed on the surface of the glass substrate used in Sample 1 described above by a conventional sputtering method.
  • the film formation pressure during film formation is 0.27 Pa.
  • the thickness of the first silica film was 50 nm (target value).
  • a metal silicon target (boron-doped polycrystalline target, silicon content 99.999 mass%) was used, and a silicon oxide film was formed by a pulsed DC reactive sputtering method.
  • oxygen gas flow rate 30 sccm
  • argon gas flow rate 20 sccm
  • the input power was 1.5 kW and the frequency was 20 kHz.
  • a titanium metal film was formed on the first silica film by an ordinary sputtering method.
  • the thickness of the metal titanium film was 10 nm (target value).
  • the conditions for forming the metal titanium film are the same as in Sample 1.
  • a second silica film was formed on the metal titanium film by sputtering.
  • the conditions for forming the second silica film are substantially the same as the conditions for forming the first silica film.
  • sample 5 a sample for preliminary test 2 (hereinafter referred to as “sample 5”) was produced.
  • the refractive index n and the extinction coefficient k were measured with the above-mentioned method.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4602, and the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the second silica film was below the detection limit.
  • Table 2 summarizes the production conditions of Samples 1 to 5, and the measurement results of refractive index n, extinction coefficient k, and carbon content.
  • the heat resistance evaluation test was conducted as follows.
  • the visible light transmittance Tv is measured with a spectrophotometer (U4100 manufactured by HITACHI).
  • the visible light transmittance Tv is obtained by multiplying the value of the spectral transmittance at a wavelength of 380 to 780 nm by the multiplication coefficient obtained from the spectrum of the CIE daylight D65 and the wavelength distribution of the visibility, and averaging them.
  • the obtained visible light transmittance Tv is defined as initial visible light transmittance Tv 0 .
  • each sample is heat-treated at 400 ° C. for 35 minutes in the atmosphere.
  • heat treatment after the visible light transmittance Tv a which is referred to as heat treatment after the visible light transmittance Tv a.
  • the initial visible light transmittance Tv 0 is a relatively low value.
  • the sample after the heat treatment in particular, by difference the oxygen barrier property of the second silica film, the value of the heat treatment after the visible light transmittance Tv a largely changes.
  • the oxygen barrier property of the second silica film is not very good, oxygen in the atmosphere passes through the second silica film and reaches the titanium film during the heat treatment. This also oxidizes the titanium film and increases the transparency of the titanium film. As a result, the visible light transmittance Tv a increases after heat treatment.
  • the oxygen barrier property of the second silica film is relatively good, oxygen in the atmosphere reaches the titanium film significantly. As a result, oxidation of the titanium film can be suppressed, increase in the heat treatment after the visible light transmittance Tv a is significantly suppressed.
  • the heat resistance of the sample can be evaluated by evaluating the change ⁇ Tv in the visible light transmittance Tv of the sample before and after the heat treatment. More specifically, it can be said that the smaller the amount of change ⁇ Tv, the better the heat resistance.
  • Table 2 shows the value of the change ⁇ Tv of the visible light transmittance Tv obtained in each sample.
  • Sample 1 to Sample 3 have silica films with refractive indexes n of 1.4772, 1.4773, and 1.469, respectively.
  • Sample 4 and Sample 5 have silica films with refractive indexes n of 1.4611 and 1.4602, respectively. Therefore, the difference in the change ⁇ Tv in the visible light transmittance Tv is due to the refractive index n of the silica film.
  • the refractive index n exceeds 1.4611, the oxygen barrier property of the silica film is improved, and the heat resistance of the sample It can be said that the sex is improved.
  • the refractive index n of the silica film is 1.467 or more, the sample is estimated to have good heat resistance.
  • the amount of carbon in the silica film is below the detection limit, and the relationship between the refractive index n and the denseness is certain.
  • Low-E glass sample 1 A low-E glass sample (low-E glass sample 1) was produced as follows.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm length ⁇ 100 mm width ⁇ 3 mm thickness.
  • a first layer (target thickness 30 nm), a second layer (target thickness 8.5 nm), a third layer (target thickness 3 nm), a fourth layer (target A low-E glass sample 1 having a layer structure as shown in FIG. 4 was prepared by sequentially forming a film having a thickness of 26 nm and a fifth layer (target thickness: 24 nm).
  • the first layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the second layer is composed of a silver alloy containing 1% by mass of gold
  • the third layer is doped with aluminum.
  • the fourth layer is made of silica
  • the fifth layer is made of silicon nitride.
  • the first to third layers and the fifth layer were formed by the following sputtering method.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC reactive sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 60 sccm
  • oxygen gas flow rate 140 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver alloy film was formed on a glass substrate having an aluminum-doped zinc oxide film by DC sputtering using a silver alloy target containing 1% by mass of gold.
  • Argon gas flow rate 200 sccm
  • the input power was 0.9 kW.
  • a zinc film doped with aluminum was formed on the silver alloy film by a DC sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas (flow rate 200 sccm) was used as the sputtering gas.
  • the input power was 0.05 kW.
  • a fourth layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the conditions for the plasma CVD process the same conditions as those for forming the first silica film in the sample 3 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.469, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • a silicon nitride film was formed by a pulsed DC reactive sputtering method using a metal silicon target (boron-doped polycrystalline target, silicon content 99.999 mass%). Nitrogen gas (flow rate 60 sccm) and argon gas (flow rate 140 sccm) were used as the sputtering gas.
  • the input power was 1 kW, and the frequency was 20 kHz.
  • Low-E glass sample 2 A low-E glass sample (low-E glass sample 2) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 1 was produced. However, in this low-E glass sample 2, the thickness of the third layer (aluminum-doped zinc film) was 4.5 nm.
  • Low-E glass sample 3 A low-E glass sample (low-E glass sample 3) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 1 was produced. However, in this low-E glass sample 3, the thickness of the third layer (aluminum-doped zinc film) was 6 nm.
  • Low-E glass sample 4 A low-E glass sample (low-E glass sample 4) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 1 was produced. However, in this low-E glass sample 4, the fourth layer was formed by sputtering. As the conditions for the sputtering treatment, the same conditions as those for forming the first silica film in the sample 5 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.4602, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • Low-E glass sample 5 A low-E glass sample (low-E glass sample 5) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 4 was produced. However, in this low-E glass sample 5, the thickness of the third layer (aluminum-doped zinc film) was 4.5 nm.
  • Low-E glass sample 6 A low-E glass sample (low-E glass sample 6) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 4 was produced. However, in this low-E glass sample 6, the thickness of the third layer (aluminum-doped zinc film) was 6 nm.
  • Table 3 summarizes the film formation conditions of the fourth layer of the low-E glass samples 1 to 6 and the measurement results of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the carbon content.
  • Heat resistance test A heat resistance test was performed using the low-E glass samples 1 to 6. The heat resistance test was performed by heat-treating each low-E glass sample at 730 ° C. for 3 minutes in the atmosphere.
  • a sheet resistance measuring device (DELCOM INSTRUMENTS, INC, 717B CONDUCTANCE MONITOR) was used for the sheet resistance measurement.
  • the sheet resistance Rs ( ⁇ / ⁇ ) of the low-E glass sample increases with the oxidation of the second layer (and the third layer). Therefore, the value of the sheet resistance Rs can be used as an evaluation index for the protection of the fourth layer.
  • emissivity measuring device manufactured by Japan Sensor Co., Ltd., TSS-5X
  • emissivity ⁇ % in the region of wavelength 2 ⁇ m to 22 ⁇ m was obtained.
  • the emissivity ⁇ of the low-E glass sample increases with the oxidation of the second layer (and the third layer). Therefore, this emissivity ⁇ can be used as an evaluation index for the protection of the fourth layer.
  • the haze ratio was measured with a D65 light source and a double beam method using a haze ratio measuring device (Suga Test Instruments Co., Ltd., Hz-2).
  • the haze ratio is an index that quantitatively represents the level of occurrence of turbidity in a sample.
  • the second layer of the low-E glass sample tends to agglomerate when degraded by heat. Therefore, this haze rate can be used as an evaluation index for the protection of the fourth layer.
  • the visible light transmittance Tv is measured by a spectrophotometer (HITACHI U4100) in the same manner as in the preliminary test 2 described above, and the amount of change in the visible light transmittance Tv of the sample before and after the heat treatment is measured.
  • ⁇ Tv was determined.
  • the ⁇ Tv of the low-E glass sample increases with the oxidation of the third layer (and the fourth layer) or the second layer (and the third layer). Therefore, this ⁇ Tv can be used as an evaluation index of the protective property of the silica film.
  • FIG. 6 The results of sheet resistance measurement after heat treatment in each low-E glass sample are shown in FIG.
  • the horizontal axis represents the thickness of the third layer
  • the vertical axis represents the sheet resistance Rs ( ⁇ / ⁇ ).
  • FIG. 7 The results of emissivity measurement after heat treatment in each low-E glass sample are shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the thickness of the third layer, and the vertical axis represents the emissivity ⁇ (%).
  • the fourth layer composed of the silica film exhibits a good oxygen barrier property.
  • FIG. 8 shows the measurement results of the haze ratio after heat treatment in each low-E glass sample.
  • the horizontal axis represents the thickness of the third layer
  • the vertical axis represents the haze ratio (%) after the heat treatment.
  • FIG. 8 shows that the haze ratio after heat treatment is significantly suppressed in the low-E glass samples 1 to 3 as compared to the low-E glass samples 4 to 6.
  • Table 3 shows the measurement results of the change ⁇ Tv in the visible light transmittance Tv before and after the heat treatment in each low-E glass sample. From the results in Table 3, it can be seen that the low-E glass samples 1 to 3 are significantly suppressed in the transmittance change ⁇ Tv before and after the heat treatment as compared to the low-E glass samples 4 to 6.
  • the fourth layer has a refractive index n of 1.467 or more at a wavelength of 632 nm, an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and a carbon content of 3 atomic% or less.
  • the fourth layer is compared to the low-E glass samples 4 to 6 composed of a silica film having a refractive index n of about 1.46. It was confirmed that a good oxygen barrier property was exhibited.
  • Table 3 above summarizes the results of the heat resistance test obtained for the low-E glass samples 1 to 6.
  • Low-E glass sample 7 A low-E glass sample (low-E glass sample 7) was produced as follows.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm length ⁇ 100 mm width ⁇ 3 mm thickness.
  • a first layer (target thickness 30 nm), a second layer (target thickness 10 nm), a third layer (target thickness 10 nm), a fourth layer (target thickness) 2 nm) and a fifth layer (target thickness 50 nm) were sequentially formed, and a low-E glass sample 1 having a layer structure as shown in FIG. 4 was prepared.
  • the first layer is composed of a tin-zinc oxide film
  • the second layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the third layer is composed of silver
  • the fourth layer is composed of
  • the fifth layer is made of silica.
  • the first to fourth layers were formed by the following sputtering method.
  • a tin zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC pulse reactive sputtering method using an alloy target of 33 at% zinc and 67 at% tin.
  • Argon gas flow rate 120 sccm
  • oxygen gas flow rate 280 sccm
  • the input power was 1 kW and the frequency was 20 kHz.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on the tin-zinc oxide film by DC reactive sputtering using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 120 sccm
  • oxygen gas flow rate 280 sccm
  • the input power was 1 kW.
  • a silver film was formed on the aluminum-doped zinc oxide film by DC sputtering using a silver target.
  • Argon gas flow rate 400 sccm
  • the input power was 0.7 kW.
  • a metal titanium film was formed on the silver film by a DC sputtering method using a metal titanium target.
  • Argon gas flow rate 400 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a fifth layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the plasma CVD process was performed using a mixed gas of oxygen and tetramethyldisiloxane (TMDSO) as a raw material, with an oxygen flow rate of 250 sccm and a TMDSO flow rate of 15 sccm.
  • TMDSO tetramethyldisiloxane
  • the film formation pressure during the plasma CVD process was 0.23 Pa, and the film formation power density was 80 kW / m.
  • the refractive index and the extinction coefficient k were measured by the above-mentioned method.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4736
  • the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the silica film was below the detection limit.
  • Low-E glass sample 8 A low-E glass sample (low-E glass sample 8) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 7 was produced. However, in this low-E glass sample 8, the thickness of the fourth layer (metal titanium film) was 6 nm.
  • Low-E glass sample 9 A low-E glass sample (low-E glass sample 9) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 7 was produced. However, in this low-E glass sample 9, the film forming pressure when forming the fifth layer (silica film) was set to 0.51 Pa.
  • the refractive index and extinction coefficient k were measured by the methods described above.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4694
  • the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the silica film was below the detection limit.
  • Low-E glass sample 10 A low-E glass sample (low-E glass sample 10) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 9 was produced. However, in this low-E glass sample 10, the thickness of the fourth layer (metal titanium film) was 6 nm.
  • a low-E glass sample (low-E glass sample 11) was produced as follows.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm length ⁇ 100 mm width ⁇ 3 mm thickness.
  • a first layer (target thickness 30 nm), a second layer (target thickness 10 nm), a third layer (target thickness 10 nm), a fourth layer (target thickness) 2 nm), the fifth layer (target thickness 20 nm), the sixth layer (target thickness 10 nm), and the seventh layer (target thickness 5 nm) are sequentially formed as shown in FIG.
  • a low-E glass sample 11 having a simple layer structure was produced.
  • the first layer is composed of a tin-zinc oxide film
  • the second layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the third layer is composed of silver
  • the fourth layer is composed of
  • the fifth layer is made of silica
  • the sixth layer is made of a tin zinc oxide film
  • the seventh layer is made of silicon nitride.
  • the first to fourth layers and the sixth to seventh layers were formed by the following sputtering method.
  • a tin zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC pulse reactive sputtering method using an alloy target of 33 at% zinc and 67 at% tin.
  • Argon gas flow rate 120 sccm
  • oxygen gas flow rate 280 sccm
  • the input power was 1 kW and the frequency was 20 kHz.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on the tin-zinc oxide film by DC reactive sputtering using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 120 sccm
  • oxygen gas flow rate 280 sccm
  • the input power was 1 kW.
  • a silver film was formed on the aluminum-doped zinc oxide film by DC sputtering using a silver target.
  • Argon gas flow rate 400 sccm
  • the input power was 0.7 kW.
  • a metal titanium film was formed on the silver film by a DC sputtering method using a metal titanium target.
  • Argon gas flow rate 400 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a fifth layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the plasma CVD process was performed using a mixed gas of oxygen and tetramethyldisiloxane (TMDSO) as a raw material, with an oxygen flow rate of 250 sccm and a TMDSO flow rate of 15 sccm.
  • TMDSO tetramethyldisiloxane
  • the film formation pressure during the plasma CVD process was 0.23 Pa, and the film formation power density was 80 kW / m.
  • the refractive index and the extinction coefficient k were measured by the above-mentioned method.
  • the refractive index n at a wavelength of 632 nm was 1.4736
  • the extinction coefficient k was less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the carbon content in the silica film was below the detection limit.
  • a tin zinc oxide film was formed on the glass substrate by a DC pulse reactive sputtering method using an alloy target of 33 at% zinc and 67 at% tin.
  • Argon gas flow rate 120 sccm
  • oxygen gas flow rate 280 sccm
  • the input power was 1 kW and the frequency was 20 kHz.
  • a silicon nitride film was formed by a pulsed DC reactive sputtering method using a metal silicon target (boron-doped polycrystalline target, silicon content 99.999 mass%). Nitrogen gas (flow rate 120 sccm) and argon gas (flow rate 280 sccm) were used as the sputtering gas.
  • the input power was 1 kW, and the frequency was 20 kHz.
  • Low-E glass sample 12 A low-E glass sample (low-E glass sample 12) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 11 was produced. However, in this low-E glass sample 10, the thickness of the fourth layer (metal titanium film) was 6 nm.
  • Table 4 summarizes the film formation conditions of the fifth layer of the low-E glass samples 7 to 12, and the measurement results of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the carbon content.
  • Heat resistance test A heat resistance test was performed using the low-E glass samples 7 to 12. The heat resistance test was performed by heat-treating each low-E glass sample at 730 ° C. for 3 minutes in the atmosphere.
  • a sheet resistance measuring device (DELCOM INSTRUMENTS, INC, 717B CONDUCTANCE MONITOR) was used for the sheet resistance measurement.
  • emissivity measuring device manufactured by Japan Sensor Co., Ltd., TSS-5X
  • emissivity ⁇ % in the region of wavelength 2 ⁇ m to 22 ⁇ m was obtained.
  • the sheet resistance Rs and emissivity ⁇ of the low-E glass samples 7 to 12 increase along with the oxidation of the third layer (and the fourth layer). Accordingly, the sheet resistance Rs and the emissivity ⁇ can be used as an evaluation index for the protective property of the silica film.
  • the haze ratio was measured with a D65 light source and a double beam method using a haze ratio measuring device (Suga Test Instruments Co., Ltd., Hz-2).
  • the haze ratio is an index that quantitatively represents the level of occurrence of turbidity in a sample.
  • the low-E glass samples 7 to 12 tend to aggregate when the third layer is deteriorated by heat. Therefore, this haze ratio can be used as an evaluation index for the protective properties of the silica film.
  • the visible light transmittance Tv is measured by a spectrophotometer (HITACHI U4100) in the same manner as in the preliminary test 2 described above, and the amount of change in the visible light transmittance Tv of the sample before and after the heat treatment is measured.
  • ⁇ Tv was determined.
  • this ⁇ Tv can be used as an evaluation index of the protective property of the silica film.
  • the emissivity ⁇ after the heat treatment is significantly suppressed as compared with the low-E glass samples 4 to 6, and is smaller than 0.15.
  • the fifth layer composed of the silica film exhibits a good oxygen barrier property.
  • the transmittance change ⁇ Tv before and after the heat treatment is significantly suppressed in the low-E glass samples 7 to 12 and smaller than 15% compared to the low-E glass samples 4 to 6. Recognize.
  • the silica layer has a refractive index n of 1.467 or more at a wavelength of 632 nm, an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and a carbon content of 3 atomic% or less.
  • the low-E glass samples 7 to 12 composed of a film are better than the low-E glass samples 4 to 6 composed of a silica film whose fourth layer has a refractive index n of about 1.46. It was confirmed to show oxygen barrier properties.
  • a low-E glass sample (Low-E glass sample 15) was produced as follows.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm long ⁇ 100 mm wide ⁇ 6 mm thick.
  • a first layer (target thickness 35 nm), a second layer (target thickness 16 nm), a third layer (target thickness 15 nm), and a fourth layer (target thickness).
  • 30 nm fifth layer (target thickness 53 nm), sixth layer (target thickness 19 nm), seventh layer (target thickness 5 nm), eighth layer (target thickness 23 nm), ninth Layers (target thickness 5 nm) were sequentially formed to produce a low-E glass sample 15.
  • the first layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the second layer is composed of silver
  • the third layer is composed of a nitride of nickel and silicon
  • the fourth layer The layer is composed of silica
  • the fifth layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the sixth layer is composed of silver
  • the seventh layer is composed of titanium
  • the eighth layer The layer is made of zinc oxide doped with aluminum
  • the ninth layer is made of silicon nitride.
  • the first to third layers and the fifth to ninth layers were formed by the following sputtering method.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC reactive sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 30 sccm
  • oxygen gas flow rate 70 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver film was formed on a glass substrate having an aluminum-doped zinc oxide film by a DC sputtering method using a silver target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • a nitride film of nickel and silicon was formed on the silver film by a pulse DC reactive sputtering method using an alloy target composed of 80% by mass of nickel and 20% by mass of silicon.
  • Argon gas flow rate 50 sccm
  • nitrogen gas flow rate 50 sccm
  • a fourth layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the conditions for the plasma CVD process the same conditions as those for forming the first silica film in the sample 3 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.469, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • an aluminum-doped oxide sub-film was formed by DC reactive sputtering using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 30 sccm
  • oxygen gas flow rate 70 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver film was formed by DC sputtering using a silver target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • a titanium film was formed by DC sputtering using a metal titanium target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • an aluminum-doped oxide sub-film was formed by DC reactive sputtering using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 30 sccm
  • oxygen gas flow rate 70 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silicon nitride film was formed by a pulsed DC reactive sputtering method. Nitrogen gas (flow rate 30 sccm) and argon gas (flow rate 70 sccm) were used as the sputtering gas. The input power was 0.5 kW and the frequency was 20 kHz.
  • Low-E glass sample 16 A low-E glass sample (low-E glass sample 16) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 15 was produced. However, in the low-E glass sample 16, the first layer (target thickness 40 nm), the second layer (target thickness 15 nm), and the third layer (target thickness 15 nm) are formed on one surface of the glass substrate. ), Fourth layer (target thickness 20 nm), and fifth layer (target thickness 65 nm), sixth layer (target thickness 18.5 nm), seventh layer (target thickness 5 nm), Eight layers (target thickness of 25 nm) and ninth layer (target thickness of 5 nm) were sequentially formed to produce a low-E glass sample 16.
  • the third layer is a nitride film of nickel and aluminum, and an alloy target composed of 50 mass% nickel and 50 mass% aluminum is used to deposit nickel and aluminum on the silver film by pulse DC reactive sputtering. The nitride film was formed.
  • Low-E glass sample 17 A low-E glass sample (low-E glass sample 17) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 15 was produced. However, in the low-E glass sample 17, the first layer (target thickness 35 nm), the second layer (target thickness 16 nm), and the third layer (target thickness 10 nm) are formed on one surface of the glass substrate. ), Fourth layer (target thickness 20 nm), and fifth layer (target thickness 60 nm), sixth layer (target thickness 19 nm), seventh layer (target thickness 5 nm), A layer (target thickness 25 nm) and a ninth layer (target thickness 5 nm) were sequentially formed to prepare a low-E glass sample 17.
  • the third layer is a nitride film of titanium and aluminum, and an alloy target composed of 90% by mass of titanium and 10% by mass of aluminum is used to form titanium and aluminum on the silver film by pulse DC reactive sputtering.
  • the nitride film was formed.
  • Table 5 summarizes the film formation conditions of the fourth layer in the low-E glass samples 15 to 17, and the measurement results of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the carbon content.
  • Low-E glass sample 18 A low-E glass sample (low-E glass sample 18) was produced as follows.
  • the glass substrate is soda lime glass having dimensions of 100 mm long ⁇ 100 mm wide ⁇ 6 mm thick.
  • a first layer (target thickness 40 nm), a second layer (target thickness 12.5 nm), a third layer (target thickness 5 nm), a fourth layer (target thickness)
  • a low-E glass sample by sequentially forming a fifth layer (target thickness 19 nm), a sixth layer (target thickness 16 nm), and a seventh layer (target thickness 25 nm). 18 was produced.
  • the first layer is made of zinc oxide doped with aluminum
  • the second layer is made of silver
  • the third layer is made of titanium
  • the fourth layer is made of aluminum
  • the fifth layer is made of silver
  • the sixth layer is made of a nickel and silicon nitride film
  • the seventh layer is made of silica.
  • the first to sixth layers were formed by the following sputtering method.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC reactive sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 30 sccm
  • oxygen gas flow rate 70 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver film was formed on a glass substrate having an aluminum-doped zinc oxide film by a DC sputtering method using a silver target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • a titanium film was formed by DC sputtering using a metal titanium target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • an aluminum-doped oxide sub-film was formed by DC reactive sputtering using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 30 sccm
  • oxygen gas flow rate 70 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver film was formed by DC sputtering using a silver target.
  • Argon gas flow rate 100 sccm
  • the input power was 0.1 kW.
  • a nitride film of nickel and silicon is formed on the silver film by a pulse DC reactive sputtering method using an alloy target composed of 80 mass% nickel and 20 mass% silicon. Filmed. Argon gas (flow rate 50 sccm) and nitrogen gas (flow rate 50 sccm) were used as the sputtering gas. The input power was 0.2 kW and the frequency was 20 kHz.
  • a seventh layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the conditions for the plasma CVD process the same conditions as those for forming the first silica film in the sample 3 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.469, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • Low-E glass sample 19 A low-E glass sample (low-E glass sample 19) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 18 was produced.
  • the target thickness of the fifth layer is 14.5 nm
  • the target thickness of the sixth layer is 10 nm
  • the target thickness of the seventh layer is 30 nm
  • the other layers The target thickness was the same as that of the low-E glass sample 18.
  • the sixth layer is a nitride film of nickel and aluminum, and nickel and aluminum are formed on the silver film by a pulse DC reactive sputtering method using an alloy target composed of 50 mass% nickel and 50 mass% aluminum. The nitride film was formed.
  • Low-E glass sample 20 A low-E glass sample (low-E glass sample 20) having the same layer structure as that of the low-E glass sample 18 was produced. However, in the low-E glass sample 20, the target thickness of the fifth layer is 18 nm, the target thickness of the sixth layer is 11 nm, and the target thicknesses of the other layers are the same as those of the low-E glass sample 18. It was. Further, the sixth layer is a nitride film of titanium and aluminum, and an alloy target composed of 90% by mass of titanium and 10% by mass of aluminum is used to form titanium and aluminum on the silver film by pulse DC reactive sputtering. The nitride film was formed.
  • Table 6 collectively shows the film formation conditions of the seventh layer in the low-E glass samples 18 to 20, and the measurement results of the refractive index n, the extinction coefficient k, and the carbon content.
  • Heat resistance test A heat resistance test was performed using the low-E glass samples 15 to 20. The heat resistance test was performed by heat-treating each low-E glass sample at 730 ° C. for 9 minutes in the atmosphere.
  • low-E glass performance (visible light transmittance Tv, energy transmittance Te, outdoor visible light reflectance Rvout, indoor visible light reflectance Rvin) as a pair configuration, spectral transmittance and reflectance measurement Calculation was performed using the results.
  • the pair glass was composed of a soda ram glass substrate having a thickness of 6 mm on the indoor side and low-E glass using a soda glass substrate having a thickness of 6 mm on the outdoor side (sunlight side). A 12 mm air layer was placed between both glass substrates.
  • the pair-structured low-E glass performance is a value calculated according to ISO 9050-2003.
  • the third layer contains nickel nitride, it has optical absorption. However, when oxidized by heat treatment, the absorption becomes smaller and approaches the transparent film. However, since the silica film, which is the fourth layer formed on the third layer, has a good oxygen barrier property, the absorption is maintained without oxidizing the third layer during the heat treatment.
  • the subsequent visible light transmittance Tv is 50% or less, and the energy transmittance Te is 22% or less, which indicates that the increase in transmittance due to oxidation of the third layer is suppressed.
  • the reflectance shows 20% or less, and it turns out that the reflectance can also be maintained low with absorption of sunlight.
  • the third layer contains titanium nitride and thus has optical absorption.
  • the silica film as the fourth layer has a good oxygen barrier property, so that the third layer at the time of heat treatment has the titanium layer. Absorption is maintained without oxidizing the nitride, and Tv, Te, Rvout, and Rvin after heat treatment are kept low.
  • the sixth layer contains nickel nitride and thus has optical absorption.
  • the oxygen barrier property of the silica film that is the seventh layer is good, the sixth layer during the heat treatment is used. It can be seen that Tv, Te, and Rvout are kept low in order to suppress the oxidation of and maintain the absorption.
  • the sixth layer contains titanium nitride and thus has optical absorption.
  • the oxygen barrier property of the silica film as the seventh layer is good, It can be seen that Tv, Te, and Rvout are kept low in order to suppress oxidation and maintain absorption.
  • the mirror sample (mirror sample 1) was produced as follows.
  • a glass substrate is prepared.
  • the glass substrate is an alkali-free glass having dimensions of 100 mm in length, 100 mm in width, and 3 mm in thickness, and the Na 2 O content is 0% by mass.
  • a first layer target thickness 20 nm
  • a second layer target thickness 120 nm
  • a third layer target thickness 2.2 nm
  • a fourth layer target thickness
  • a thickness of 50 nm and a fifth layer (target thickness of 50 nm) were sequentially formed, and the mirror sample 1 having the layer configuration as shown in FIG. 3 was prepared.
  • the first layer is composed of zinc oxide doped with aluminum
  • the second layer is composed of a silver alloy containing 1% by mass of gold
  • the third layer is doped with aluminum. It is composed of zinc
  • the fourth layer is composed of silica
  • the fifth layer is composed of silicon nitride.
  • the first to third layers and the fifth layer were formed by a normal sputtering method.
  • an aluminum-doped zinc oxide film was formed on a glass substrate by a DC reactive sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas flow rate 60 sccm
  • oxygen gas flow rate 140 sccm
  • the input power was 0.5 kW.
  • a silver alloy film was formed on a glass substrate having an aluminum-doped zinc oxide film by DC sputtering using a silver alloy target containing 1% by mass of gold.
  • Argon gas flow rate 200 sccm
  • the input power was 0.9 kW.
  • a zinc film doped with aluminum was formed on the silver alloy film by a DC sputtering method using a zinc target doped with 5 at% aluminum.
  • Argon gas (flow rate 200 sccm) was used as the sputtering gas.
  • the input power was 0.05 kW.
  • the fourth layer made of silica was formed by a plasma CVD method.
  • the conditions for the plasma CVD process the same conditions as those for forming the second silica film in the sample 2 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.4773, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • a silicon nitride film was formed by a pulsed DC reactive sputtering method using a metal silicon target (boron-doped polycrystalline target, silicon content 99.999 mass%). Nitrogen gas (flow rate 60 sccm) and argon gas (flow rate 140 sccm) were used as the sputtering gas.
  • the input power was 1 kW, and the frequency was 20 kHz.
  • mirror sample 2 A mirror sample (mirror sample 2) having the same layer configuration as the mirror sample 1 was produced. However, in this mirror sample, the fourth layer was formed by a plasma CVD method. As the conditions for the plasma CVD process, the same conditions as those for forming the second silica film in the sample 3 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.469, the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 , and the carbon content is below the detection limit.
  • mirror sample 3 A mirror sample (mirror sample 3) having the same layer configuration as the mirror sample 1 was produced. However, in this mirror sample 3, the fourth layer, that is, the silica film, was formed by a normal sputtering method. As the film forming conditions, the same conditions as those for forming the second silica film in the sample 5 of the preliminary test 2 described above were adopted. Therefore, the refractive index n of the fourth layer at a wavelength of 632 nm is 1.4602, and the extinction coefficient k is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 7 .
  • the fifth layer was not silicon nitride but titanium dioxide (target thickness: 50 nm).
  • mirror sample 4 A mirror sample (mirror sample 4) having the same layer configuration as that of the mirror sample 3 was produced. However, in this mirror sample 4, the fifth layer was not titanium dioxide but silicon nitride (target thickness 50 nm).
  • Table 7 summarizes the manufacturing conditions of the fourth layer of the mirror samples 1 to 4, the values of the refractive index n and extinction coefficient k of the fourth layer, and the material of the fifth layer.
  • Heat resistance test A heat resistance test was performed using mirror samples 1 to 4. The heat resistance test was performed by heat-treating each mirror sample at 500 ° C. for 3 hours in the atmosphere.
  • the solar energy reflectance Re was measured in each mirror sample after heat treatment.
  • This solar radiation energy reflectance: Re is a value calculated according to ISO 9050-2003. Specifically, the measurement value of the spectral absolute reflectance (300 nm to 2500 nm) is overlapped indicating the standard spectral distribution of solar radiation. It means a weighted average value multiplied by a coefficient. Moreover, the external appearance of the mirror sample after heat processing was observed visually.
  • the fourth layer has a refractive index n of 1.466 or more at a wavelength of 632 nm, an extinction coefficient k of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and a carbon content of 3 atomic% or less.
  • the fourth layer shows better heat resistance than the mirror samples 3 and 4 made of a silica film having a refractive index n of about 1.46. It was confirmed.
  • the present invention can be used for, for example, low-E glass having low radiation characteristics.
  • the present invention can be used for a secondary mirror in a solar thermal power generation system such as a linear Fresnel type or a tower type, for example.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Reflective member 110 Glass substrate 120 Metal reflecting film 130 Protective film 200 Low-E glass 210 Glass substrate 220 1st layer 230 2nd layer 240 3rd layer 250 4th layer 260 5th layer 300 Mirror apparatus 310 glass substrate 320 first layer 330 second layer 340 third layer 350 fourth layer 360 fifth layer

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Abstract

 ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置された保護膜であって、当該保護膜は、シリカ膜で構成され、該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜。

Description

保護膜、反射性部材、および保護膜の製造方法
 本発明は、ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置される保護膜、およびその製造方法に関する。
 太陽熱発電システムに使用されるミラーや、low-Eガラスなどの反射性部材において、ガラス基板上に金属製の反射膜が配置される場合が多い。ただし、一般に、反射性部材に使用される金属反射膜は、耐熱性の点で問題がある。そこで、金属反射膜の酸化による劣化を抑制するため、金属反射膜の上には、通常、保護膜が形成される。
 例えば金属反射膜を使用した部材のトップコートにスパッタで形成したシリカ膜を使用したものが提案されている(特許文献1参考)。このシリカ膜は部材の耐擦傷性を改善するために用いられているが、スパッタで形成された膜であることから膜の緻密性が高くないため金属膜の酸化防止膜としての効果は低いと考えられる。
 また、特許文献2には熱により劣化する層の保護膜として耐熱性が重要であることと、シリカ膜単独では耐熱性が充分ではなく、シリカ膜に酸化アルミニウムをドープした混合膜を使用するものが提案されている。しかし、シリカ膜単独で充分な耐熱性を有する保護膜とすることについては示唆も含めて記載はない。
 特許文献3および特許文献4には、プラスチック基材上に、プラズマCVD法を用いてシリカ膜からなる膜を複数層積層してガスバリア層を形成することが提案されている。基材についてはプラスチック以外は記載がないことから、ガスバリア層を形成した製品の使用環境として高温は想定されていないものと思われる。
特許第4768722号明細書 特許第4928000号明細書 特開平8-48369号公報 特開2009-101548号公報
 前述のように、反射性部材において、金属反射膜の酸化による劣化を抑制するため、金属反射膜の上には、通常、保護膜が形成される。
 しかしながら、現在の反射性部材に使用されている保護膜は、金属反射膜の酸化を十分に抑制できているとは言い難い。
 例えば、太陽熱発電システム用の二次ミラーは、太陽熱エネルギーを蓄積する蓄熱部材の近傍に配置されるため、長期間、400℃もの高温にさらされる。このため、太陽熱発電システム用の二次ミラーに使用される金属反射膜上には、従来から保護膜が配置されている。
 しかしながら、従来の保護膜では、長期にわたって、金属反射膜の酸化を抑制することは難しく、このため、二次ミラーは、長期にわたる使用により、反射特性が徐々に低下してしまうという問題がある。
 また、例えば、low-Eガラスに使用される金属反射膜上にも、従来から保護膜が配置されている。しかしながら、例えば、ガラスの強化処理や曲げ処理等のため、low-Eガラスに対して約600℃以上の熱処理を行った場合、金属反射膜は、容易に酸化してしまい、その結果、反射特性が低下するという問題がある。
 このため、反射性部材において、金属反射膜の酸化による劣化をより効果的に抑制することが可能な保護膜に対して、大きなニーズがある。
 本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、ガラス基板上に設置された金属反射膜の酸化を、より効果的に抑制することの可能な保護膜を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような保護膜を有する反射性部材を提供することを目的とする。さらに、本発明では、そのような保護膜の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明では、ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置された保護膜であって、
 当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
 該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、
 カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜が提供される。
 また、本発明では、反射性部材であって、
 ガラス基板と、金属反射膜と、該金属反射膜を保護する保護膜とを有し、
 前記保護膜は、シリカ膜で構成され、
 該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、
 カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする反射性部材が提供される。
 ここで、本発明による反射性部材において、前記金属反射膜は、銀または銀合金を含んでも良い。
 また、本発明による反射性部材は、さらに、前記ガラス基板と前記金属反射膜の間に、金属窒化物、金属酸化物、および金属酸窒化物からなる群から選定された少なくとも一つの膜を有しても良い。
 また、本発明による反射性部材は、さらに、前記シリカ膜の前記金属反射膜とは反対の側に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を有しても良い。
 この場合、前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物膜であっても良い。
 また、本発明による反射性部材において、前記ガラス基板は、酸化ナトリウム含有量が4質量%以下のガラスであっても良い。
 また、本発明では、前述のような特徴を有する反射性部材を有する、low-Eガラスが提供される。
 また、本発明では、前述のような特徴を有する反射性部材を有する、太陽熱発電システム用の二次ミラーが提供される。
 さらに、本発明では、ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置される保護膜の製造方法であって、
(a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップと、
(b)前記金属反射膜の上部に、シリカ膜を成膜するステップと、
 を有し、
 前記(b)のステップは、圧力が2Pa以下の条件の、プラズマCVD法により実施されることを特徴とする製造方法が提供される。
 ここで、本発明による製造方法において、前記(b)のステップによって成膜されるシリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下であっても良い。
 また、本発明による製造方法において、前記(a)のステップは、スパッタ法により実施されても良い。
 また、本発明による製造方法において、前記(a)と(b)のステップはインライン方式により実施されても良い。
 また、本発明による製造方法において、前記金属反射膜は、銀または銀合金を含んでも良い。
 また、本発明による製造方法は、さらに、
(c)前記シリカ膜の上部に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を形成するステップ、
 を有しても良い。
 この場合、前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物であっても良い。
 本発明では、ガラス基板上に設置された金属反射膜の酸化を、より効果的に抑制することの可能な保護膜を提供することができる。また、本発明では、そのような保護膜を有する反射性部材を提供することができる。さらに、本発明では、そのような保護膜の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施例による反射性部材の概略的な断面図である。 本発明の一実施例による反射性部材の製造方法のフローを模式的に示した図である。 本発明の一実施例によるlow-Eガラスの概略的な断面図である。 本発明の一実施例によるミラー装置の概略的な断面図である。 予備試験における各サンプルの熱処理前後の可視光透過率の変化量ΔTv(%)を示した図である。 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後のシート抵抗測定の結果を示した図である。 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後の放射率測定の結果を示した図である。 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後のヘイズ率測定の結果を示した図である。
 以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。
 本発明では、ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置された保護膜であって、
 当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
 該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、
 カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜が提供される。
 前述のように、従来の反射性部材等に使用されている保護膜は、金属膜の熱による劣化を十分に抑制できているとは言い難い。
 これに対して、本願発明による保護膜は、緻密なシリカ膜として形成されているという特徴を有する。
 このようなシリカ膜を使用した場合、シリカ膜の良好な酸素バリア性により、環境中の酸素が、シリカ膜の内部に進入することが有意に抑制される。従って、本発明の保護膜では、金属膜が長期間にわたって、例えば約400℃の高温に晒される状況で使用される場合や、ガラス基板の熱強化処理を実施する際のような、短時間ではあるものの、およそ700℃までの高温に晒される場合であっても、金属膜の酸化を有意に抑制することができる。従って、本発明による保護膜を、例えば反射性部材に適用した場合、反射性部材の反射特性の低下を有意に抑制することが可能となり、高温に晒されても金属膜の特性を維持することができる。
 なお、一般に、シリカ膜の緻密性を定量的に表すことは難しい。このため、本願では、シリカ膜の緻密性を表す定量的指標として、屈折率nを使用する。
 以降の実施例において詳しく説明するように、本願発明者らによれば、シリカ膜の光吸収特性が同等の場合、屈折率nが高いシリカ膜ほど、良好な酸素バリア性が得られることが見出されている。従って、シリカ膜の屈折率nによって、シリカ膜の酸素バリア性、さらには緻密性を表すことができる。ここで、シリカ膜の屈折率nが高いほど、シリカ膜の緻密性は、良好であると言える。
 一方、反射性部材においては、シリカ膜の光吸収特性も重要なパラメータとなる。シリカ膜における光の吸収が大きくなると、金属膜で反射され、シリカ膜から出射される光の量を高めることが難しくなるからである。
 そこで、本願では、消衰係数kを用いて、シリカ膜の光吸収特性を規定する。消衰係数kは、光の吸収を表すパラメータであり、シリカ膜における消衰係数kが小さいほど、シリカ膜は、低い光吸収性を有すると言える。
 さらに、シリカ膜の緻密性と光吸収特性に影響を与える要因として、シリカ膜内に存在する不純物が挙げられる。例えば、CVDプロセスによって成膜されたシリカ膜の場合、通常、原料ガスとして、テトラメチルジシロキサン等の有機金属化合物ガスが使用されるが、成膜されたシリカ膜内には、原料である有機金属化合物ガス由来のカーボンが取り込まれて、緻密性を悪化させる。さらに、カーボンの屈折率はシリカ膜の屈折率よりも大きいことから、膜内にカーボンを含有することは、シリカ膜の緻密性を悪化させるにもかかわらず、屈折率nの値は上昇する要因になり得る。よって、緻密性の良いシリカ膜は、膜内に存在するカーボンの量が少なく、かつ屈折率nが高いものである必要があると言える。
 以上のことから、本願発明による保護膜は、シリカ膜で構成され、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下であり、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下であるという特徴を有する。
 このような特性を有する保護膜を使用することにより、高温環境下における金属膜の酸化が有意に抑制されるとともに、保護膜における光の吸収が有意に抑制される。従って、例えば、本発明による保護膜を反射性部材に適用した場合、該反射性部材の耐熱性が有意に向上し、長期にわたって良好な反射特性を維持することが可能になる。
 ここで、保護膜の波長632nmにおける屈折率nは、例えば、1.469以上であっても良く、1.47以上であることが好ましい。また、保護膜の消衰係数kは、例えば、1×10-5以下であっても良く、1×10-6以下であることが好ましい。また、保護膜のカーボンの含有量が2原子%以下であっても良く、1原子%以下であることが好ましい。
 次に、このような特徴を有する本発明の保護膜の一適用例として、本発明の一実施例による反射性部材について説明する。
 (本発明の一実施例による反射性部材)
 図1には、本発明の一実施例による反射性部材の概略的な断面図を示す。
 図1に示すように、本発明の一実施例による反射性部材100は、ガラス基板110の上部に、金属反射膜120および保護膜130をこの順に配置することにより構成される。
 前述のように、従来の一般的な反射性部材では、高温環境(例えば400℃)での長期にわたる使用により、反射特性が徐々に低下することが知られている。また、短時間であってもおよそ700℃の高温に晒された場合、反射特性は低下する。そして、この特性の劣化の原因として、大気中の酸素が保護膜側から、徐々に反射性部材の内部に進入し、これにより金属反射膜が酸化されることが考えられる。
 一方、本発明の一実施例による反射性部材100では、大気中の酸素が反射性部材100内部に進入することを抑制するよう、保護膜130が緻密なシリカ膜として形成されているという特徴を有する。
 このような保護膜130を使用した場合、保護膜130の良好な酸素バリア性により、環境中の酸素が、保護膜130を介して反射性部材100の内部(金属反射膜120の側)に進入することが有意に抑制される。従って、本発明の一実施例による反射性部材100では、反射性部材100を高温で長期間使用しても、金属反射膜120の酸化を有意に抑制することができ、また、短時間、およそ700℃の高温に晒された場合においても、金属反射膜120の酸化を有意に抑制することができ、これにより、反射性部材100の反射特性の低下を有意に抑制することが可能となる。
 特に、保護膜130を構成するシリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下であるという特徴を有する。
 このような特性を有する保護膜130を使用することにより、高温環境下における金属反射膜120の酸化が有意に抑制されるとともに、保護膜130における光の吸収が有意に抑制される。従って、これにより、反射性部材100の高温での耐熱性が有意に向上し、長期にわたる良好な反射特性を維持することが可能になり、また反射性部材100の熱強化処理後においても良好な反射特性を維持することが可能になる。
 なお、保護膜130の波長632nmにおける屈折率nは、例えば、1.469以上であっても良く、1.47以上であることが好ましい。また、保護膜130の消衰係数kは、例えば、1×10-5以下であっても良く、1×10-6以下であることが好ましい。また、保護膜130のカーボンの含有量が2原子%以下であっても良く、1原子%以下であることが好ましい。
 以上、本発明の一実施例による反射性部材100の特徴的な構成について説明した。しかしながら、本発明の反射性部材の構成は、このような態様に限られるものではない。
 例えば、図1に示した反射性部材100において、ガラス基板110と金属反射膜120の間、金属反射膜120と保護膜130の間、および保護膜130の上部には、別の層が配置されても良い。この意味で、図1に示した反射性部材100の構成は、必要最小限の層構造のみを示した、いわば「本発明による反射性部材の基本構造」とも呼ぶべき構成であることに留意する必要がある。
 また、金属反射膜120は、必ずしも単一の層で構成される必要はなく、金属反射膜120は、材料および/または組成の異なる複数の層で構成されても良い。
 (本発明の一実施例による反射性部材の製造方法について)
 次に、前述の図1に示したような本発明の一実施例による反射性部材100の製造方法の一例について説明する。なお、以下の製造方法は、単なる一例であって、本発明の一実施例による反射性部材100は、別の方法で製造されても良い。
 図2には、本発明の一実施例による反射性部材100の製造方法の概略的なフロー図を示す。
 図2に示すように、この製造方法は、
(a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップ(ステップS110)と、
(b)前記金属反射膜の上部に、プラズマCVD法により、圧力2Pa以下の条件下で、シリカ膜を成膜するステップ(ステップS120)と、
 を有する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
 (ステップS110)
 まず、ガラス基板が準備される。ガラス基板の組成は、特に限られない。
 次に、このガラス基板の上に、金属反射膜が成膜される。金属反射膜の成膜方法は、特に限られない。金属反射膜の材質は、最終的に製造される反射性部材において、適正な反射性が発現する限り、特に限られない。
 例えば、金属反射膜は、スパッタ法で成膜されても良く、蒸着法で成膜されても良い。金属反射膜の厚さは、例えば、50Å以上である。金属反射膜の厚さの上限は、特に限られない。なお、金属反射膜は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 (ステップS120)
 次に、ステップS110で得られた金属反射膜の上部に、シリカ製の保護膜(シリカ膜)が成膜される。
 ここで、シリカ膜は、プラズマCVD法により成膜される。また、成膜の際の成膜圧力は、2Pa以下とされる。成膜圧力は、1Pa以下であることが好ましく、0.5Pa以下であることがより好ましい。
 ステップS110およびS120は、インライン方式で実施されても良い。インライン方式で実施することにより、生産プロセスが簡便となり、また大面積への成膜が可能となるため、生産性の向上に寄与できる。また、インライン方式でスパッタ成膜とCVD成膜を同じチャンバー内で実施することにより、金属膜の酸化や劣化を抑制することができる。
 このような条件下でシリカ膜を成膜することにより、前述のような、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下であり、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下である保護膜を形成することができる。また、このような保護膜を金属反射膜の上部に形成することにより、保護膜に酸素バリア性が発現され、最終的に製造される反射性部材の使用の際に、金属反射膜の酸化を抑制することが可能となる。
 なお、CVD処理の際のその他の条件は、特に限られない。
 例えば、原料ガスは、特に限られず、原料ガスは、例えば酸素とテトラメチルジシロキサン(TMDSO)との混合ガスであっても良い。この場合、酸素とTMDSOの体積比は、100:3~100:15の範囲であっても良い。
 また、プラズマのパワーは、15~100kW/mの範囲であっても良い。
 シリカ膜の膜厚は、例えば、150Å以上である。シリカ膜の厚さの上限は、特に限られない。
 以上の工程により、前述の図1に示したような本発明の一実施例による反射性部材100を製造することができる。
 (本発明の反射性部材の一適用例について)
 次に、図面を参照して、前述のような特徴を有する反射性部材の一適用例について説明する。
 図3には、low-Eガラスの構成を概略的に示す。
 図3に示すように、このlow-Eガラス200は、ガラス基板210、第1の層220、第2の層230、第3の層240、第4の層250、および第5の層260をこの順に積層することにより構成される。
 ガラス基板210は、その種類は、特に限られない。
 第1の層220は、ガラス基板210と第2の層230の間の密着性を高め、さらにLow-Eガラス200の可視光領域における透過率を向上させるために設置される。第1の層220は、例えば、金属窒化物、金属酸化物、および/または金属酸窒化物を含んでも良い。
 第2の層230は、太陽光の長波長域の光、具体的には波長800nm以上の波長域の光を有効に反射し、さらに放射率を下げる役割を有するため、金属反射膜を含む。
 第3の層240は、第4層の層250の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層230の方に拡散することを抑制する役割を有する。第3の層240としては例えば金属膜、金属窒化膜、金属酸化膜、または金属酸窒化膜を含んでもよい。ただし、第3の層240は、必須の部材ではなく、しばしば省略される場合がある。
 第4の層250は、第2層230および第3層240の酸化防止膜として形成される。第4の層250は、シリカ製の保護膜(シリカ膜)を含む。
 第5の層260は、高屈折率を有する誘電体膜として形成される。第4の層250の上に屈折率が高い第5の層260を積層することにより、low-Eガラス200全体としての可視光における透過率を向上させ、さらに太陽光の長波長域における光、具体的には800nm以上の波長域の反射率を有意に高めることができる。また、場合によっては擦傷性を向上させる目的で形成される。
 ここで、low-Eガラス200は、前述の図1に示したような「本発明による反射性部材の基本構造」部分を有する。すなわちlow-Eガラス200において、ガラス基板210、第2の層230、および第4の層250は、それぞれ、図1に示した反射性部材100のガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130に対応する。
 また、low-Eガラスは、図3に示した部分の上にさらに繰り返して第1の層から第5の層を配置しても良く、このような繰り返し構成にすることで、太陽光の長波長域における光、具体的には800nm以上の波長域の反射率を有意に高め、さらに放射率を下げることができる。
 繰り返し構成で得られるLow-Eガラスについて、概略を以下に示す。
 図3に示しているガラス基板、第1の層、第2の層、第3の層、第4の層、第5の層をこの順に積層し、第5の層の上に図3に示す第1の層と同様の層、例えば金属窒化物、金属酸化物、および/または金属酸窒化物を含む第6層を積層し、第6層の上に図3に示す第2の層と同様の金属反射膜を含む第7層を積層し、第7層の上に図3に示す金属膜、金属窒化膜、金属酸膜、金属酸窒化膜を含む第3の層と同様の層第8層を積層し、第8層の上に図3に示す第4の層と同様のシリカ膜を含む第9層を積層し、第9層の上に図3に示す第5の層と同様の高屈折率を有する誘電体膜第10層を積層することにより、図3の示すLow-Eガラスよりも、800nm以上の波長域の反射率を有意に高め、放射率を下げることができる。
 第7層は、第3の層と同様、必須の部材ではなく、しばしば省略されることがある。また、第8の層は第4の層がある場合には省略してもよく、また、第8層がある場合には第4の層を省略してもよい。
 繰り返し構成で得られるLow-Eガラスについては、さらに第10層の上に図3に示す第1の層から第5の層をこの順に積層してもよく、より800nm以上の波長域の反射率を高め、放射率も下げることができる。
 繰り返しは2回または3回であることが好ましく、可視光透過率を大幅に下げることなく、800nm以上の波長域の反射率を高め、また放射率を下げることができ、可視光の光は透過し、800nm以上の赤外領域の光は反射するため、断熱性や遮熱性に優れた窓ガラスを得ることができる。
 従来の一般的なlow-Eガラスでは、例えばガラスの強化処理等のため、low-Eガラスを高温で熱処理した場合、環境側からの酸素によって、金属を含む膜、例えば、第2の層230および/または第3の層240が酸化されることが生じ得る。特に、low-Eガラスの反射特性に直接関係する第2の層230において、そのような金属の酸化が生じた場合、low-Eガラスの反射特性が有意に低下してしまう。
 これに対して、図3に示したlow-Eガラス200は、「本発明による反射性部材の基本構造」を有する。この場合、前述のような保護膜の効果、すなわち第4の層250の良好な酸素バリア性により、環境中の酸素が第4の層250を通過して、第2の層230に到達することが有意に抑制される。
 従って、このようなlow-Eガラス200では、強化処理用の熱処理を実施しても、第2の層230の酸化を有意に抑制することができ、これにより、low-Eガラス200の反射特性の低下を有意に抑制することが可能となる。
 なお、このようなlow-Eガラス200を製造する際には、例えば、前述図2を参照して説明した方法が適用できる。
 例えば、low-Eガラス200は、スパッタ法により第1の層220を形成し、スパッタ法により第2の層230を形成し、スパッタ法により第3の層240を成膜し、プラズマCVD法により、第4の層250を成膜し、スパッタ法により第5の層260を成膜することにより、製造しても良い。プラズマCVD法により第4の層250を成膜する際の成膜圧力は、2Pa以下であり、成膜圧力は、例えば1Pa以下であっても良い。
 あるいは、low-Eガラス200は、その他の方法で製造されても良い。例えば、第1の層220~第3の層240、および第5の層260は、必ずしもスパッタ法で成膜する必要はなく、蒸着法等の他の成膜方法で成膜されても良い。
 (low-Eガラスを構成する各部材について)
 次に、low-Eガラス200を構成する各部材について、詳しく説明する。なお、以下の説明の一部は、図1に示した反射性部材100を構成する各部材(すなわち、ガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130)についても、同等に適用することができることは当業者には明らかである。
 (ガラス基板210)
 ガラス基板210は、その種類は、特に限られない。
 ガラス基板210の厚さは、特に限られないが、強度、熱による強化や曲げ処理のしやすさ、および使いやすさの点から、例えば2.0mm~8.0mmの範囲であっても良い。
 ガラス基板210の形状は、特に限定されない。ガラス基板210は、平面状であっても、曲面状であっても良い。
 (第1の層220)
 第1の層220は、前述のように、ガラス基板210と第2の層230との間の密着性を向上させ、さらにLow-Eガラス200の可視光領域における透過率を向上させる役割を有する。
 第1の層220は、金属窒化物、金属酸化物、および金属酸窒化物からなる群から選定された少なくとも一つで構成される。例えば、第1の層220は、酸化亜鉛で構成されても良い。また、この場合、酸化亜鉛には、アルミニウム、チタン、ガリウム、およびスズからなる群から選定された少なくとも1つの元素がドープされていても良い。
 第1の層220は、150Å以上の厚さを有する。第1の層220の厚さの上限は、特に限られない。第1の層220は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 (第2の層230)
 第2の層230は、前述のように、金属反射膜を含む層であり、第2の層230に到達した光は、ここで反射される。また、第2の層230を設けることで放射率が低下し、low-Eガラスを作製できる。
 第2の層230を構成する金属反射膜は、例えば、銀または銀合金を含んでも良い。銀合金は、例えば、銀と金、パラジウム、銅、ニッケル、シリコン、アルミニウム、チタンおよびクロムからなる群から選定された少なくとも1つの元素を含む合金であっても良い。この場合、銀合金中の銀以外の金属の含有量は、0.5%~10質量%の範囲であっても良い。
 第2の層230に銀または銀合金が含まれる場合、低放射率を有するlow-Eガラスを作製でき、第2の層130での太陽光の長波長域(800nm以上)における光の反射率が向上し、さらに、可視光領域における透過率を向上させることができる。
 第2の層230は、例えば、50Å~250Åの範囲の厚さを有しても良い。第2の層230は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 (第3の層240)
 第3の層240は、前述のように、第4層の層250の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層230の方に拡散することを抑制する役割を有する。
 第3の層240は、酸化物層を含んでも良い。この場合、酸化物膜は、酸化亜鉛で構成されても良い。また、この場合、酸化亜鉛には、アルミニウム、チタン、ガリウム、およびスズからなる群から選定された少なくとも1つの元素がドープされていても良い。また、酸化物膜は、酸化チタンで構成されても良い。
 また、第3の層240は、金属層を含んでも良い。例えば、亜鉛、チタン、ニッケル、クロム、スズ、パラジウム、金、およびアルミニウムからなる群から選定された少なくとも1つの金属で構成されても良い。
 また、これらの金属の中では、チタンおよび亜鉛が好ましい。亜鉛の場合、金属層は、亜鉛を含み、さらに、チタン、アルミニウム、スズ、およびガリウムからなる群から選定された少なくとも一つの元素がドープされていても良い。
 また、第3の層240は、窒化物層を含んでも良い。例えば、シリコン窒化膜、アルミ窒化膜、クロム窒化膜、ニッケル窒化膜およびチタン窒化膜からなる群から選定された少なくとも一つの窒化膜で構成されても良い。また、この場合、窒化物層には酸素が含まれていても良い。
 第3の層240は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 第3の層240は、例えば、5Å~150Å又は5Å~180Åの範囲の厚さを有しても良い。
 なお、第3の層240は、必須の部材ではなく、省略しても良い。特に、本発明の一実施例によるlow-Eガラス200の場合、以降に形成される第4の層250は、前述のような特徴を有するシリカ膜を含む。このため、第3の層240を省略した場合であっても、第4の層250の酸素バリア性により、第2の層230の酸化を有意に抑制することができる。
 (第4の層250)
 第4の層250は、第5の層260に比べて、屈折率の低い材料で構成される。第4の層250は、シリカ膜を含む。
 前述のように、シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下であり、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下である。これにより、第4の層250に緻密性、すなわち酸素バリア性が発現され、第2の層230の酸化を有意に抑制することができ、low-Eガラス200の高温での耐熱性を高めることができる。
 第4の層250は、例えば、50Å~1500Åの範囲の膜厚を有しても良い。
 (第5の層260)
 第5の層260は、第4の層250に比べて、屈折率の高い材料で構成される。例えば、第5の層260は、波長550nmにおける屈折率nが1.7以上、消衰係数kが0.01以下の光学定数を有しても良い。
 第5の層260に含まれる材料は、前記条件を満たす限り、特に限られない。第5の層260は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、および/または酸化スズで構成されても良い。また、第5の層260は、複合酸窒化物であっても良い。
 これらの材料の中では、酸化亜鉛または酸化スズが好ましい。酸化亜鉛にはアルミニウム、スズ、チタンからなる群から選定された少なくとも1つの元素がドープされていても良く、酸化スズには亜鉛がドープされていても良い。また、窒化ケイ素又は窒化チタンを成膜しても良く、第5の層260が窒化ケイ素又は窒化チタンを含む場合、この第5の層260が、環境中の酸素の内部への進入を抑制する効果を発揮するようになる。従って、この場合、第4の層250および第5の層260の両方の酸素バリア効果により、第2の層の酸化をよりいっそう抑制することができる。窒化ケイ素にはアルミニウムがドープされていても良い。
 第5の層260は、50Å~1500Åの範囲の厚さを有しても良い。また、第5の層260は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 従来の一般的なlow-Eガラスでは、例えばガラスの強化処理等のため、low-Eガラスを高温で熱処理した場合、環境側からの酸素によって、金属を含む膜、例えば、第2の層230および/または第3の層240が酸化されることが生じ得る。特に、low-Eガラスの反射特性に直接関係する第2の層230において、そのような金属の酸化が生じた場合、low-Eガラスの反射特性が有意に低下してしまう。
 これに対して、図3に示したlow-Eガラス200は、「本発明による反射性部材の基本構造」を有する。この場合、前述のような保護膜の効果、すなわち第4の層250の良好な酸素バリア性により、環境中の酸素が第4の層250を通過して、第2の層230に到達することが有意に抑制される。
 従って、このようなlow-Eガラス200では、強化処理用の熱処理を実施しても、第2の層230の酸化を有意に抑制することができ、これにより、low-Eガラス200の反射特性の低下を有意に抑制することが可能となる。
 (本発明の反射性部材の別の適用例について)
 次に、図4を参照して、前述のような特徴を有する反射性部材の別の適用例について説明する。
 図4には、ミラー装置の構成を概略的に示す。
 図4に示すように、このミラー装置300は、ガラス基板310、第1の層320、第2の層330、第3の層340、第4の層350、および第5の層360をこの順に積層することにより構成される。
 第1の層320は、ガラス基板310と第2の層330の間の密着性を高めるために設置される。第1の層320は、例えば、金属窒化物、金属酸化物、および/または金属酸窒化物を含んでも良い。なお、第1の層320は、必須の部材ではなく、しばしば省略される場合がある。
 第2の層330は、太陽光の波長域の光を有効に反射させる役割を有し、金属反射膜を含む。
 第3の層340は、第4層の層350の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層330の方に拡散することを抑制する役割を有する。ただし、第3の層340は、必須の部材ではなく、しばしば省略される場合がある。
 第4の層350は、第5の層360に比べて屈折率が低い、低屈折率膜として形成される。第4の層350は、シリカ製の保護膜(シリカ膜)を含む。
 第5の層360は、第4の層350に比べて屈折率が高い、高屈折率膜として形成される。屈折率が低い第4の層350の上に屈折率が高い第5の層360を積層することにより、ミラー装置300全体としての反射率を有意に高めることができる。
 (ミラー装置を構成する各部材について)
 次に、ミラー装置300を構成する各部材について、詳しく説明する。なお、以下の説明の一部は、図1に示した反射性部材100を構成する各部材(すなわち、ガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130)についても、同等に適用することができることは当業者には明らかである。
 (ガラス基板310)
 ガラス基板310は、NaO含有量が4質量%以下で構成される限り、その種類は、特に限られない。ガラス基板210は、例えば、無アルカリ金属ガラス、またはAN100等であっても良い。
 ガラス基板310の厚さは、特に限られないが、強度や使いやすさの点から、例えば0.5mm~8.0mmの範囲であっても良い。
 ガラス基板310の形状は、特に限定されない。ガラス基板310は、平面状であっても、曲面状であっても良い。
 (第1の層320)
 第1の層320は、前述のように、ガラス基板310と第2の層330との間の密着性を向上させる役割を有する。
 第1の層320は、金属窒化物、金属酸化物、および金属酸窒化物からなる群から選定された少なくとも一つで構成される。例えば、第1の層220は、酸化亜鉛で構成されても良い。また、この場合、酸化亜鉛には、アルミニウム、チタン、ガリウム、およびスズからなる群から選定された少なくとも1つの元素がドープされていても良い。
 第1の層320は、100Å以上の厚さを有する。第1の層320の厚さの上限は、特に限られない。第1の層320は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 (第2の層330)
 第2の層330は、前述のように、金属反射膜を含む層であり、第2の層330に到達した光は、ここで反射される。
 第2の層330を構成する金属反射膜は、例えば、銀または銀合金を含んでも良い。銀合金は、例えば、銀と金、パラジウム、銅、ニッケル、シリコン、およびクロムからなる群から選定された少なくとも1つの元素を含む合金であっても良い。この場合、銀合金中の銀以外の金属の含有量は、0.5%~5質量%の範囲であっても良い。また、金属反射膜は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでも良い。
 第2の層130に銀または銀合金が含まれる場合、第2の層130での太陽光の波長域(300nm~2500nm)における光の反射率が向上し、入射角による反射率の依存性を低減させることができる。
 第2の層330は、例えば、800Å~3000Åの範囲の厚さを有しても良い。
 (第3の層340)
 第3の層340は、前述のように、第4層の層350の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層330の方に拡散することを抑制する役割を有する。
 第3の層340は、酸化物層を含んでも良い。この場合、酸化物膜は、酸化亜鉛で構成されても良い。また、この場合、酸化亜鉛には、アルミニウム、チタン、ガリウム、およびスズからなる群から選定された少なくとも1つの元素がドープされていても良い。
 また、第3の層340は、金属層を含んでも良い。例えば、亜鉛、チタン、ニッケル、クロム、スズ、およびアルミニウムからなる群から選定された少なくとも1つの金属で構成されても良い。
 また、これらの金属の中では、亜鉛が好ましい。この場合、金属層は、亜鉛を含み、さらに、チタン、アルミニウム、スズ、およびガリウムからなる群から選定された少なくとも一つの元素がドープされていても良い。
 また、第3の層340は、窒化物層を含んでも良い。例えば、シリコン窒化膜、アルミ窒化膜、クロム窒化膜、ニッケル窒化膜およびチタン窒化膜からなる群から選定された少なくとも一つの窒化膜で構成されても良い。
 第3の層340は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
 第3の層340は、例えば、5Å~100Åの範囲の厚さを有しても良い。
 なお、第3の層340は、必須の部材ではなく、省略しても良い。特に、本発明の一実施例によるミラー装置300の場合、以降に形成される第4の層350は、前述のような特徴を有するシリカ膜を含む。このため、第3の層340を省略した場合であっても、第4の層350の酸素バリア性により、第2の層330の酸化を有意に抑制することができる。
 (第4の層350)
 第4の層350は、第5の層360に比べて、屈折率の低い材料で構成される。第4の層350は、シリカ膜を含む。
 前述のように、シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下であり、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下である。これにより、第4の層350に緻密性、すなわち酸素バリア性が発現され、ミラー装置300の高温での耐熱性を高めることができる。
 第4の層350は、例えば、300Å~1500Åの範囲の膜厚を有しても良い。
 (第5の層360)
 第5の層360は、第4の層250に比べて、屈折率の高い材料で構成される。例えば、第5の層360は、波長550nmにおける屈折率nが1.7以上、消衰係数kが0.01以下の光学定数を有しても良い。
 第5の層360に含まれる材料は、前記条件を満たす限り、特に限られない。第5の層360は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、および/または酸化スズで構成されても良い。また、第5の層360は、複合酸窒化物であっても良い。
 これらの材料の中では、窒化ケイ素が好ましい。第5の層360が窒化ケイ素を含む場合、この第5の層360が、環境中の酸素の内部への進入を抑制する効果を発揮するようになる。従って、この場合、第4の層350および第5の層360の両方の酸素バリア効果により、第2の層の酸化をよりいっそう抑制することができる。
 第5の層360は、300Å~1500Åの範囲の厚さを有しても良い。また、第5の層360は、単層であっても、複数層で構成されても良い。
ここで、ミラー装置300は、前述の図1に示したような、「本発明による反射性部材の基本構造」部分を有する。すなわち、ミラー装置300において、ガラス基板310、第2の層330、および第4の層350は、それぞれ、図1に示した反射性部材100のガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130に対応する。
 以上、low-Eガラス200およびミラー装置300を例に挙げ、本発明による保護膜の適用例について説明した。しかしながら、本発明による保護膜の適用例は、このような反射性部材に限られるものではない。すなわち、本発明による保護膜は、耐熱性が必要となる各種装置または部材等に適用されても良いことは当業者には明らかである。
 次に、本発明の実施例について説明する。
 (予備試験1)
 (サンプルA)
 以下の方法で、ガラス基板の表面にシリカ膜を成膜することにより、予備試験1用サンプルを作製した。
 まず、ガラス基板を準備した。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ2mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、プラズマCVD法により、厚さ226nm(目標値)のシリカ膜を成膜した。
 原料には、酸素とテトラメチルジシロキサン(TMDSO)との混合ガスを使用し、酸素の流量を400sccmとし、TMDSOの流量を50sccmとした。また、プラズマCVD処理の際の成膜圧力は、0.47Paとし、プラズマパワー(成膜電力密度)は、20kW/mとした。
 以上の処理により、保護膜の予備試験用サンプル(以下、「サンプルA」と称する)を作製した。
 サンプルAのシリカ膜について、分光エリプソメトリー(J.A.Woolam社製、商品名:M-2000DI)により、波長632nmにおける屈折率nおよび消衰係数kを測定した。測定の結果、シリカ膜の屈折率nは、1.4772であり、消衰係数kは、検出限界(1×10-7)未満であった。
 また、化学組成をXPS分析装置(アルバック・ファイ社製、商品名:PHI5000)を使用してXPS法デプスプロファイル分析より分析した。測定の結果、シリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下(検出限界値は0.1原子%。以下、特に規定しない限り同様)であった。
 (サンプルB)
 前述のサンプルAと同様の方法により、ガラス基板の表面に、シリカ膜を有する予備試験用サンプル(以下、「サンプルB」と称する)を作製した。
 ただし、このサンプルBの作製の際には、シリカ膜を成膜する際の成膜圧力を、3.89Paとした。その他の作製条件は、サンプルAの場合と同様である。
 得られたサンプルBのシリカ膜について、前述の方法により、屈折率nおよび消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは、1.4611であり、消衰係数kは、検出限界(1×10-7)未満であった。また、シリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 (耐熱性の評価)
 前述の方法で作製したサンプルAおよびBを用いて、耐熱性評価試験を実施した。
 耐熱性評価試験は、以下のとおり実施した。
 まず、各サンプルについて、大気中700℃で17分間熱処理する。そして熱処理後のサンプルのヘイズ率を測定し、耐熱性の評価を実施した。
 ヘイズ率の測定には、ヘイズ率測定器(スガ試験機株式会社製、Hz-2)を用い、D65光源、ダブルビーム方式により、ヘイズ率を測定した。
 ここで、ヘイズ率とは、サンプルの濁りの発生レベルを定量的に表す指標である。予備サンプルのシリカ膜は、熱により劣化するとクラック等の欠陥が生じ、サンプルの濁度が上昇することからヘイズ率は増加する。従って、ヘイズ値の測定により、予備サンプルの耐熱性の評価指標として使用することができる。
 表1には、サンプルAおよびBの作製条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、カーボン含有量、および耐熱性評価試験によって得られたヘイズ率の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の結果から、サンプルAはサンプルBに比べて、熱処理後のヘイズ率が抑制されていることがわかる。
 サンプルAは、屈折率nが1.4772、消衰係数が1×10-7未満のシリカ膜であり、膜中のカーボン量は、検出限界以下である。一方、サンプルBは屈折率nが1.4611、消衰係数が1×10-7未満のシリカ膜であり、膜中のカーボン量は、検出限界以下である。サンプルAのシリカ膜はサンプルBと比較して屈折率nが高く、よって屈折率が高いことが熱処理後のヘイズ抑制に寄与していることがわかる。
 以上のことから、波長632nmにおいて1.467以上の屈折率nを有し、1×10-4以下の消衰係数kを有し、カーボンの含有量が3原子%以下であるシリカ膜を有するサンプルAでは、1.46程度の屈折率nを有するシリカ膜で構成されたサンプルBに比べて、良好な耐熱性を示すことが確認された。
 さらに、表1より、良好な耐熱性を示すシリカ膜を成膜するためには、成膜圧力が2Pa以下であることが必要である。このような成膜圧力とすることにより、プラズマ中の原料ガスであるTMDSOの反応性が高められ、シリカ膜中の原料ガス由来のカーボン等の不純物量を減らすことができる。
 (予備試験2)
 (サンプル1)
 以下の方法で、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を順次成膜することにより、保護膜の予備試験2用サンプルを作製した。
 まず、ガラス基板を準備した。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ2mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、プラズマCVD法により、厚さ50nm(目標値)の第1のシリカ膜を成膜した。
 なお、第1のシリカ膜の成膜条件は、前述の予備試験1のサンプルAにおいて、シリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、シリカ膜の波長632nmにおける屈折率nは、1.4772であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 次に、第1のシリカ膜の上に、通常のスパッタリング法により、金属チタン膜を成膜した。金属チタン膜の厚さは、10nm(目標値)とした。
 ターゲットには、金属チタンターゲットを使用し、成膜ガスとしてアルゴンガスを用いた。スパッタリング圧力は0.35Paとし、DC電源を用い、投入電力は0.5kWで成膜した。
 さらに、金属チタン膜の上に、プラズマCVD法により、第2のシリカ膜を成膜した。なお、第2のシリカ膜の成膜条件は、第1のシリカ膜の成膜条件と実質的に同様である。
 以上の処理により、保護膜の予備試験2用サンプル(以下、「サンプル1」と称する)を作製した。
 (サンプル2)
 前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル2」と称する)を作製した。
 ただし、このサンプル2の作製の際には、第1および第2のシリカ膜を成膜する際の成膜圧力を、0.56Paとした。その他の作製条件は、サンプル1の場合と同様である。
 得られたサンプル2の第2のシリカ膜について、前述の方法により、屈折率nおよび消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは、1.4773であり、消衰係数kは、1×10-7未満であった。また、第2のシリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 (サンプル3)
 前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル3」と称する)を作製した。
 ただし、このサンプル3の作製の際には、第1および第2のシリカ膜を成膜する際の酸素の流量を236sccmとし、TMDSOの流量を15sccmとした。また、プラズマCVD処理の際の成膜圧力は、0.35Paとし、プラズマパワー(成膜電力密度)は80kW/mとした。
 得られたサンプル3の第2のシリカ膜について、前述の方法により、屈折率および消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは1.469であり、消衰係数kは1×10-7未満であった。また、第2のシリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 (サンプル4)
 前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル4」と称する)を作製した。
 なお、このサンプル4の作製の際には、第1および第2のシリカ膜の成膜条件は、前述の予備試験1のサンプルBにおいて、シリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、シリカ膜の波長632nmにおける屈折率nは、1.4611であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 (サンプル5)
 前述のサンプル1で使用したガラス基板の表面に、従来のスパッタ法により、第1のシリカ膜を成膜した。成膜時の成膜圧力は、0.27Paである。第1のシリカ膜の厚さは、50nm(目標値)とした。
 ターゲットには、金属シリコンターゲット(ボロンドープの多結晶ターゲット、シリコンの含有率99.999質量%)を使用し、パルスDC反応性スパッタリング法により、酸化ケイ素膜を成膜した。スパッタリングガスには、酸素ガス(流速30sccm)およびアルゴンガス(流速20sccm)を使用した。投入電力は、1.5kWとし、周波数は、20kHzとした。
 次に、第1のシリカ膜の上に、通常のスパッタリング法により、金属チタン膜を成膜した。金属チタン膜の厚さは、10nm(目標値)とした。金属チタン膜の製膜条件は、サンプル1の場合と同様である。
 さらに、金属チタン膜の上に、スパッタリング法により、第2のシリカ膜を成膜した。第2のシリカ膜の成膜条件は、第1のシリカ膜の成膜条件と実質的に同様である。
 以上の処理により、予備試験2用サンプル(以下、「サンプル5」と称する)を作製した。
 得られたサンプル5の第2のシリカ膜について、前述の方法により、屈折率nおよび消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは、1.4602であり、消衰係数kは、1×10-7未満であった。また、第2のシリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 表2には、サンプル1~5の作製条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、およびカーボン含有量の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (耐熱性の評価)
 前述の方法で作製したサンプル1~5を用いて、耐熱性評価試験を実施した。
 耐熱性評価試験は、以下の通り実施した。
 まず、各サンプルについて、分光光度計(HITACHI社製U4100)により可視光透過率Tvを測定する。なお、可視光透過率Tvは、波長380~780nmにおける分光透過率の値に、CIE昼光D65のスペクトルと視感度の波長分布から得られる重化係数を乗じて、平均することにより求められる。得られた可視光透過率Tvの値を初期可視光透過率Tvとする。
 次に、各サンプルを、大気下400℃で35分間熱処理する。熱処理後のサンプルの可視光透過率Tvを同様に測定し、これを熱処理後可視光透過率Tvとする。得られた熱処理後可視光透過率Tvと初期可視光透過率Tvの差から、熱処理の前後における可視光透過率Tvの変化量ΔTvを求める(ΔTv=Tv-Tv)。
 ここで、初期のサンプルは、シリカ膜の間に金属チタン膜が介在されている。このため、何れのサンプルにおいても、初期可視光透過率Tvは、比較的低い値となる。
 一方、熱処理後のサンプルは、特に、第2のシリカ膜の酸素バリア性の違いによって、熱処理後可視光透過率Tvの値が大きく変化する。例えば、第2のシリカ膜の酸素バリア性があまり良好ではない場合、熱処理の際に、大気中の酸素が第2のシリカ膜を通過して、チタン膜に到達する。また、これによりチタン膜が酸化され、チタン膜の透明度が上昇する。その結果、熱処理後可視光透過率Tvが上昇する。しかしながら、第2のシリカ膜の酸素バリア性が比較的良好な場合、大気中の酸素がチタン膜にまで到達することが有意に抑制される。この結果、チタン膜の酸化が抑制され、熱処理後可視光透過率Tvの上昇は、有意に抑制される。
 従って、熱処理の前後におけるサンプルの可視光透過率Tvの変化量ΔTvを評価することにより、サンプルの耐熱性を評価することができる。より具体的には、変化量ΔTvが小さいサンプルほど、耐熱性が良好であると言える。
 耐熱性評価試験によって得られた結果を、まとめて図5に示す。また、各サンプルにおいて得られた可視光透過率Tvの変化量ΔTvの値を、前述の表2に示す。
 これらの結果から、サンプル1~サンプル3では、サンプル4およびサンプル5に比べて、可視光透過率Tvの変化量ΔTvが有意に抑制されていることがわかる。すなわち、サンプル1~サンプル3では、変化量は約25%以内に収まっているのに対して、サンプル4およびサンプル5では、変化量は約30%以上となっている。このことから、サンプル4およびサンプル5ではシリカ膜の酸素バリア性が劣るために、大気中の酸素がチタン膜に到達し、熱処理時にチタンが酸化していることがわかる。
 サンプル1~サンプル3は、それぞれ、屈折率nが1.4772、1.4773、および1.469のシリカ膜を有する。一方、サンプル4およびサンプル5は、それぞれ、屈折率nが1.4611および1.4602のシリカ膜を有する。従って、可視光透過率Tvの変化量ΔTvの違いは、シリカ膜の屈折率nによるものであり、屈折率nが1.4611を超えると、シリカ膜の酸素バリア性が向上し、サンプルの耐熱性が向上すると言える。特に、シリカ膜の屈折率nが1.467以上であれば、サンプルは、良好な耐熱性を有すると推定される。
 いずれのサンプルにおいてもシリカ膜中のカーボン量は、検出限界以下であり、屈折率nと緻密性の関係は確かであることがわかる。
 (low-Eガラスサンプルの耐熱試験)
 前述の予備試験の結果から、シリカ膜の屈折率nが1.467を超えれば、シリカ膜が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。そこで次に、実際のlow-Eガラスの構成を備えるlow-Eガラスサンプルを作製し、この耐熱性の評価を行った。
 (low-Eガラスサンプル1)
 low-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル1)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ3mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ30nm)、第2の層(目標厚さ8.5nm)、第3の層(目標厚さ3nm)、第4の層(目標厚さ26nm)、および第5の層(目標厚さ24nm)を順次成膜して、前述の図4に示したような層構成のlow-Eガラスサンプル1を作製した。
 ここで、第1の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第2の層は、1質量%の金を含有する銀合金で構成され、第3の層は、アルミニウムがドープされた亜鉛で構成され、第4の層は、シリカで構成され、第5の層は、窒化ケイ素で構成される。
 このうち、第1の層~第3の層、および第5の層は、以下のようなスパッタ法で成膜した。
 まず、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速60sccm)と酸素ガス(流速140sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、1質量%の金を含有する銀合金ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜を有するガラス基板上に、銀合金膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速200sccm)を使用した。投入電力は、0.9kWとした。
 次に、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀合金膜上に、アルミニウムがドープされた亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速200sccm)を使用した。投入電力は0.05kWとした。
 その後、シリカ製の第4の層を、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル3において、第1のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.469であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 次に、残存ガスを排気後、金属シリコンターゲット(ボロンドープの多結晶ターゲット、シリコンの含有率99.999質量%)を使用し、パルスDC反応性スパッタリング法により、窒化ケイ素膜を成膜した。スパッタリングガスには、窒素ガス(流速60sccm)およびアルゴンガス(流速140sccm)を使用した。投入電力は、1kWとし、周波数は、20kHzとした。
 (low-Eガラスサンプル2)
 low-Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル2)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル2では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、4.5nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル1と同様である。
 (low-Eガラスサンプル3)
 low-Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル3)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル3では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、6nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル1と同様である。
 (low-Eガラスサンプル4)
 low-Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル4)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル4では、第4の層は、スパッタ法により成膜した。スパッタ処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル5において、第1のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.4602であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル1と同様である。
 (low-Eガラスサンプル5)
 low-Eガラスサンプル4と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル5)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル5では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、4.5nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル4と同様である。
 (low-Eガラスサンプル6)
 low-Eガラスサンプル4と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル6)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル6では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、6nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル4と同様である。
 表3には、low-Eガラスサンプル1~6の第4の層の成膜条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、およびカーボン含有量の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 (耐熱試験)
 low-Eガラスサンプル1~6を用いて、耐熱試験を実施した。耐熱試験は、各low-Eガラスサンプルを、大気下730℃で3分間、熱処理することにより実施した。
 熱処理後の各low-Eガラスサンプルにおいて、シート抵抗測定、放射率測定、およびヘイズ率測定を実施した。
 ここで、シート抵抗測定には、シート抵抗測定器(DELCOM INSTRUMENTS,INC社製、717B CONDUCTANCE MONITOR)を使用した。low-Eガラスサンプルのシート抵抗Rs(Ω/□)は、第2の層(および第3の層)が酸化すると、これに伴い増加する。従って、このシート抵抗Rsの値を、第4の層の保護性の評価指標として使用することができる。
 また、放射率測定には、放射率測定器(ジャパンセンサー社製、TSS-5X)を使用し、波長2μm~22μmの領域における放射率ε(%)を求めた。low-Eガラスサンプルの放射率εは、第2の層(および第3の層)が酸化すると、これに伴い増加する。従って、この放射率εを、第4の層の保護性の評価指標として使用することができる。
 さらに、ヘイズ率の測定には、ヘイズ率測定器(スガ試験機株式会社製、Hz-2)を用い、D65光源、ダブルビーム方式により、ヘイズ率を測定した。ここで、ヘイズ率とは、サンプルの濁りの発生レベルを定量的に表す指標である。low-Eガラスサンプルの第2の層は、熱により劣化すると、凝集する傾向にある。従って、このヘイズ率を、第4の層の保護性の評価指標として使用することができる。
 さらに、各サンプルについて、前述の予備試験2において求めた方法と同様、分光光度計(HITACHI社製U4100)により可視光透過率Tvを測定し、熱処理前後におけるサンプルの可視光透過率Tvの変化量ΔTvを求めた。low-EガラスサンプルのΔTvは、第3の層(および第4の層)または、第2の層(および第3の層)が酸化すると、これに伴い増加する。従って、このΔTvを、シリカ膜の保護性の評価指標として使用することができる。
 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後のシート抵抗測定の結果を、図6に示す。図6において、横軸は、第3の層の厚さであり、縦軸は、シート抵抗Rs(Ω/□)である。
 図6の結果から、low-Eガラスサンプル1~3では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理後のシート抵抗Rs(Ω/□)が有意に抑制されていることがわかる。
 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後の放射率測定の結果を、図7に示す。図7において、横軸は、第3の層の厚さであり、縦軸は、放射率ε(%)である。
 図7の結果から、low-Eガラスサンプル1~3では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理後の放射率ε(%)でが有意に抑制されていることがわかる。
 これらの結果から、low-Eガラスサンプル1~3では、シリカ膜で構成された第4の層が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。
 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理後のヘイズ率の測定結果を、図8に示す。図8において、横軸は、第3の層の厚さであり、縦軸は、熱処理後のヘイズ率(%)である。
 図8の結果から、low-Eガラスサンプル1~3では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理後のヘイズ率が有意に抑制されていることがわかる。
 この結果は、low-Eガラスサンプル1~3では、第2の層の凝集傾向が少ないこと、すなわち、第2の層が熱処理によってあまり劣化していないことを示すものである。従って、low-Eガラスサンプル1~3では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱による劣化が抑制されていると言える。
 各low-Eガラスサンプルにおける熱処理前後の可視光透過率Tvの変化量ΔTvの測定結果を、表3に示す。表3の結果から、low-Eガラスサンプル1~3では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理前後の透過率の変化量ΔTvが有意に抑制されていることがわかる。
 以上のことから、第4の層が波長632nmにおいて1.467以上の屈折率nを有し、1×10-4以下の消衰係数kを有し、カーボンの含有量が3原子%以下であるシリカ膜で構成されたlow-Eガラスサンプル1~3では、第4の層が1.46程度の屈折率nを有するシリカ膜で構成されたlow-Eガラスサンプル4~6に比べて、良好な酸素バリア性を示すことが確認された。
 前述の表3には、low-Eガラスサンプル1~6において得られた耐熱試験の結果をまとめて示した。
 (low-Eガラスサンプル7)
 low-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル7)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ3mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ30nm)、第2の層(目標厚さ10nm)、第3の層(目標厚さ10nm)、第4の層(目標厚さ2nm)、および第5の層(目標厚さ50nm)を順次成膜して、前述の図4に示したような層構成のlow-Eガラスサンプル1を作製した。
 ここで、第1の層は、スズ亜鉛酸化膜で構成され、第2の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第3の層は、銀で構成され、第4の層は、チタンで構成され、第5の層は、シリカで構成される。
 このうち、第1の層~第4の層は、以下のようなスパッタ法で成膜した。
 まず、33at%の亜鉛と67at%のスズの合金ターゲットを用いて、DCパルス反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にスズ亜鉛酸化膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流量120sccm)と酸素ガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は1kWとし、周波数は20kHzとした。
 次に、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、スズ亜鉛酸化膜上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速120sccm)と酸素ガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は、1kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜上に、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速400sccm)を使用した。投入電力は、0.7kWとした。
 次に、金属チタンターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀膜上に、金属チタン膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速400sccm)を使用した。投入電力は0.5kWとした。
 その後、シリカ製の第5の層を、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件は、原料には、酸素とテトラメチルジシロキサン(TMDSO)との混合ガスを使用し、酸素の流量を250sccmとし、TMDSOの流量を15sccmとした。また、プラズマCVD処理の際の成膜圧力は、0.23Paとし、成膜電力密度は、80kW/mとした。
 得られた第5の層のシリカ膜について、前述の方法により、屈折率および消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは1.4736であり、消衰係数kは1×10-7未満であった。また、シリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 (low-Eガラスサンプル8)
 low-Eガラスサンプル7と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル8)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル8では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル7と同様である。
 (low-Eガラスサンプル9)
 low-Eガラスサンプル7と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル9)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル9では、第5の層(シリカ膜)を成膜する際の成膜圧力を、0.51Paとした。
 得られたlow-Eガラスサンプル9の第5の層(シリカ膜)について、前述の方法により、屈折率および消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは1.4694であり、消衰係数kは1×10-7未満であった。また、シリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル7と同様である。
 (low-Eガラスサンプル10)
 low-Eガラスサンプル9と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル10)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル10では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル9と同様である。
 (low-Eガラスサンプル11)
low-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル11)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ3mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ30nm)、第2の層(目標厚さ10nm)、第3の層(目標厚さ10nm)、第4の層(目標厚さ2nm)、第5の層(目標厚さ20nm)、第6の層(目標厚さ10nm)および第7の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、前述の図4に示したような層構成のlow-Eガラスサンプル11を作製した。
 ここで、第1の層は、スズ亜鉛酸化膜で構成され、第2の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第3の層は、銀で構成され、第4の層は、チタンで構成され、第5の層は、シリカで構成され、第6の層は、スズ亜鉛酸化膜で構成され、第7の層は窒化ケイ素で構成される。
 このうち、第1の層~第4の層および第6の層~第7の層は、以下のようなスパッタ法で成膜した。
 まず、33at%の亜鉛と67at%のスズの合金ターゲットを用いて、DCパルス反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にスズ亜鉛酸化膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流量120sccm)と酸素ガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は1kWとし、周波数は20kHzとした。
 次に、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、スズ亜鉛酸化膜上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速120sccm)と酸素ガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は、1kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜上に、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速400sccm)を使用した。投入電力は、0.7kWとした。
 次に、金属チタンターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀膜上に、金属チタン膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速400sccm)を使用した。投入電力は0.5kWとした。
 その後、残存ガスを排気後、シリカ製の第5の層を、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件は、原料には、酸素とテトラメチルジシロキサン(TMDSO)との混合ガスを使用し、酸素の流量を250sccmとし、TMDSOの流量を15sccmとした。また、プラズマCVD処理の際の成膜圧力は、0.23Paとし、成膜電力密度は、80kW/mとした。
 得られた第5の層のシリカ膜について、前述の方法により、屈折率および消衰係数kを測定した。測定の結果、波長632nmにおける屈折率nは1.4736であり、消衰係数kは1×10-7未満であった。また、シリカ膜中のカーボンの含有量は、検出限界以下であった。
 次に、残存ガスを排気後、33at%の亜鉛と67at%のスズの合金ターゲットを用いて、DCパルス反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にスズ亜鉛酸化膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流量120sccm)と酸素ガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は1kWとし、周波数は20kHzとした。
 次に、残存ガスを排気後、金属シリコンターゲット(ボロンドープの多結晶ターゲット、シリコンの含有率99.999質量%)を使用し、パルスDC反応性スパッタリング法により、窒化ケイ素膜を成膜した。スパッタリングガスには、窒素ガス(流速120sccm)およびアルゴンガス(流速280sccm)を使用した。投入電力は、1kWとし、周波数は、20kHzとした。
 (low-Eガラスサンプル12)
 low-Eガラスサンプル11と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル12)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル10では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル11と同様である。
 表4には、low-Eガラスサンプル7~12の第5の層の成膜条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、およびカーボン含有量の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 (耐熱試験)
 low-Eガラスサンプル7~12を用いて、耐熱試験を実施した。耐熱試験は、各low-Eガラスサンプルを、大気下730℃で3分間、熱処理することにより実施した。
 熱処理後の各low-Eガラスサンプルにおいて、シート抵抗測定、放射率測定、およびヘイズ率測定を実施した。
 ここで、シート抵抗測定には、シート抵抗測定器(DELCOM INSTRUMENTS,INC社製、717B CONDUCTANCE MONITOR)を使用した。
 また、放射率測定には、放射率測定器(ジャパンセンサー社製、TSS-5X)を使用し、波長2μm~22μmの領域における放射率ε(%)を求めた。low-Eガラスサンプル7~12のシート抵抗Rsおよび放射率εは、第3の層(および第4の層)が酸化すると、これに伴い増加する。従って、これらシート抵抗Rsと放射率εを、シリカ膜の保護性の評価指標として使用することができる。
 さらに、ヘイズ率の測定には、ヘイズ率測定器(スガ試験機株式会社製、Hz-2)を用い、D65光源、ダブルビーム方式により、ヘイズ率を測定した。ここで、ヘイズ率とは、サンプルの濁りの発生レベルを定量的に表す指標である。low-Eガラスサンプル7~サンプル12は、第3の層が熱により劣化すると、凝集する傾向にある。従って、このヘイズ率を、シリカ膜の保護性の評価指標として使用することができる。
 さらに、各サンプルについて、前述の予備試験2において求めた方法と同様、分光光度計(HITACHI社製U4100)により可視光透過率Tvを測定し、熱処理前後におけるサンプルの可視光透過率Tvの変化量ΔTvを求めた。low-Eガラスサンプル7~サンプル12は、第3の層および第4の層が熱により酸化するとΔTvは、これに伴い増加する。従って、このΔTvを、シリカ膜の保護性の評価指標として使用することができる。
 各low-Eガラスサンプル7~12における各測定の結果を、前述の表4に示す。
 前述の表3および表4から、low-Eガラスサンプル7~12では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理後の放射率εが有意に抑制され、0.15よりも小さくなっていることがわかる。
 これらの結果から、low-Eガラスサンプル7~12では、シリカ膜で構成された第5の層が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。
 また、熱処理後のヘイズ率の測定結果から、low-Eガラスサンプル7~12では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱処理後のヘイズの発生が有意に抑制され、0.7%よりも小さくなっていることがわかる。
 この結果は、low-Eガラスサンプル7~12では、第3の層の凝集傾向が少ないこと、すなわち、第3の層が熱処理によってあまり劣化していないことを示すものである。従って、low-Eガラスサンプル7~12では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、熱による劣化が抑制されていると言える。
 さらに、熱処理前後の透過率の変化量ΔTvは、low-Eガラスサンプル7~12では、low-Eガラスサンプル4~6に比べて、有意に抑制され、15%よりも小さくなていることがわかる。
 この結果は、low-Eガラスサンプル7~12では、第3の層および第4の層の熱処理による酸化が抑制されていることを示し、これらの結果から、シリカ膜で構成された第5の層が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。
 以上のことから、シリカ層が波長632nmにおいて1.467以上の屈折率nを有し、1×10-4以下の消衰係数kを有し、カーボンの含有量が3原子%以下であるシリカ膜で構成されたlow-Eガラスサンプル7~12では、第4の層が1.46程度の屈折率nを有するシリカ膜で構成されたlow-Eガラスサンプル4~6に比べて、良好な酸素バリア性を示すことが確認された。
 (low-Eガラスサンプル15)
 low-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル15)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ6mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ35nm)、第2の層(目標厚さ16nm)、第3の層(目標厚さ15nm)、第4の層(目標厚さ30nm)、および第5の層(目標厚さ53nm)、第6の層(目標厚さ19nm)、第7の層(目標厚さ5nm)、第8の層(目標厚さ23nm)、第9の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、low-Eガラスサンプル15を作製した。
 ここで、第1の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第2の層は、銀で構成され、第3の層は、ニッケルとシリコンの窒化物で構成され、第4の層は、シリカで構成され、第5の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第6の層は、銀で構成され、第7の層は、チタンで構成され、第8の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第9の層は窒化ケイ素で構成される。
 このうち、第1の層~第3の層、および第5の層~第9の層は、以下のようなスパッタ法で成膜した。
 まず、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速30sccm)と酸素ガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜を有するガラス基板上に、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は、0.1kWとした。
 次に、80質量%のニッケルと20質量%のシリコンからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとシリコンの窒化物膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速50sccm)と窒素ガス(流速50sccm)を使用した。投入電力は0.2kWと、周波数は、20kHzとした。
 その後、シリカ製の第4の層を、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル3において、第1のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.469であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 次に、残存ガスを排気後、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速30sccm)および酸素ガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は、0.1kWとした。
 次に、金属チタンターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、チタン膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は0.1kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速30sccm)および酸素ガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、金属シリコンターゲット(ボロンドープの多結晶ターゲット、シリコンの含有率99.999質量%)を使用し、パルスDC反応性スパッタリング法により、窒化ケイ素膜を成膜した。スパッタリングガスには、窒素ガス(流速30sccm)およびアルゴンガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとし、周波数は、20kHzとした。
 (low-Eガラスサンプル16)
 low-Eガラスサンプル15と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル16)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル16では、ガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ40nm)、第2の層(目標厚さ15nm)、第3の層(目標厚さ15nm)、第4の層(目標厚さ20nm)、および第5の層(目標厚さ65nm)、第6の層(目標厚さ18.5nm)、第7の層(目標厚さ5nm)、第8の層(目標厚さ25nm)、第9の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、low-Eガラスサンプル16を作製した。また、第3の層をニッケルとアルミニウムの窒化膜とし、50質量%のニッケルと50質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル15と同様である。
 (low-Eガラスサンプル17)
 low-Eガラスサンプル15と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル17)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル17では、ガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ35nm)、第2の層(目標厚さ16nm)、第3の層(目標厚さ10nm)、第4の層(目標厚さ20nm)、および第5の層(目標厚さ60nm)、第6の層(目標厚さ19nm)、第7の層(目標厚さ5nm)、第8の層(目標厚さ25nm)、第9の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、low-Eガラスサンプル17を作製した。また、第3の層をチタンとアルミニウムの窒化膜とし、90質量%のチタンと10質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、チタンとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル15と同様である。
 以下の表5には、low-Eガラスサンプル15~17における第4の層の成膜条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、およびカーボン含有量の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (low-Eガラスサンプル18)
 low-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル18)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ6mmの寸法を有するソーダライムガラスである。
 このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ40nm)、第2の層(目標厚さ12.5nm)、第3の層(目標厚さ5nm)、第4の層(目標厚さ85nm)、および第5の層(目標厚さ19nm)、第6の層(目標厚さ16nm)、第7の層(目標厚さ25nm)を順次成膜して、low-Eガラスサンプル18を作製した。
 ここで、第1の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第2の層は、銀で構成され、第3の層は、チタンで構成され、第4の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第5の層は、銀で構成され、第6の層は、ニッケルとシリコンの窒化膜で構成され、第7の層は、シリカで構成される。
 このうち、第1の層~第6の層は、以下のようなスパッタ法で成膜した。
 まず、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速30sccm)と酸素ガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜を有するガラス基板上に、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は、0.1kWとした。
 次に、金属チタンターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、チタン膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は0.1kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速30sccm)および酸素ガス(流速70sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、銀ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速100sccm)を使用した。投入電力は、0.1kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、80質量%のニッケルと20質量%のシリコンからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとシリコンの窒化物膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速50sccm)と窒素ガス(流速50sccm)を使用した。投入電力は0.2kWと、周波数は、20kHzとした。
 その後、シリカ製の第7の層を、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル3において、第1のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.469であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 (low-Eガラスサンプル19)
 low-Eガラスサンプル18と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル19)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル19では、第5の層の目標厚さを14.5nm、第6の層の目標厚さを10nm、第7の層の目標厚さを30nmとし、その他の層の目標厚さはlow-Eガラスサンプル18と同様とした。また、第6の層をニッケルとアルミニウムの窒化膜とし、50質量%のニッケルと50質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル18と同様である。
 (low-Eガラスサンプル20)
 low-Eガラスサンプル18と同様の層構成を備えるlow-Eガラスサンプル(low-Eガラスサンプル20)を作製した。ただし、このlow-Eガラスサンプル20では、第5の層の目標厚さを18nm、第6の層の目標厚さを11nmとし、その他の層の目標厚さはlow-Eガラスサンプル18と同様とした。また、第6の層をチタンとアルミニウムの窒化膜とし、90質量%のチタンと10質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、チタンとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
 その他の成膜条件は、low-Eガラスサンプル18と同様である。
 以下の表6には、low-Eガラスサンプル18~20における第7の層の成膜条件、ならびに屈折率n、消衰係数k、およびカーボン含有量の測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 (耐熱試験)
 low-Eガラスサンプル15~20を用いて、耐熱試験を実施した。耐熱試験は、各low-Eガラスサンプルを、大気下730℃で9分間、熱処理することにより実施した。
 (ペアlow-Eガラスの構成における光学計算)
 熱処理後の各low-Eガラスサンプルにおいて、分光光度計(HITACHI社製U4100)により、波長範囲250nm~2500nmにおける分光透過率、および分光反射率測定を実施した。
 その後、ペア構成としてのlow-Eガラス性能(可視光透過率Tv、エネルギー透過率Te、室外側の可視光反射率Rvout、室内側の可視光反射率Rvin)を、分光透過率および反射率測定結果を用い計算により算出した。ペアガラスの構成は、室内側を厚さ6mmのソーダラムガラス基板とし、室外側(太陽光側)を厚さ6mmのソーダガラス基板用いたlow-Eガラスとした。両ガラス基板の間には12mmの空気層を設置した。ペア構成のlow-Eガラス性能は、ISO9050-2003に準じて算定される値である。
 各low-Eガラスサンプル15~20を用いたペアガラスにおける熱処理後の可視光透過率Tv、エネルギー透過率Te、室外側の可視光反射率Rvout、室内側の可視光反射率Rvinの値を、前述の表5、表6に示す。
 サンプル15および16において、第3の層はニッケルの窒化物を含むため、光学吸収を持つが、これらは熱処理により酸化すると、吸収が小さくなり、透明膜に近づく。しかし、第3の層の上部に成膜している第4の層であるシリカ膜の酸素バリア性が良いため、熱処理時に第3の層を酸化することなく、吸収を維持することから、熱処理後の可視光透過率Tvは50%以下を示し、エネルギー透過率Teは22%以下を示しており、第3層の酸化に伴う透過率の上昇を抑制していることがわかる。また、反射率は20%以下を示しており、太陽光の吸収に伴って反射率も低く維持できていることがわかる。
 次にサンプル17において、第3層はチタンの窒化物を含むため、光学吸収を持つが、第4の層であるシリカ膜の酸素バリア性が良いため、熱処理時に第3の層であるチタンの窒化物を酸化することなく、吸収を維持し、熱処理後のTv、Te、Rvout、Rvinは低く維持されている。
 同様に、サンプル18および19において第6の層はニッケルの窒化物を含むため、光学吸収を持つが、第7の層であるシリカ膜の酸素バリア性が良いため、熱処理時の第6の層の酸化を抑制し、吸収を維持するため、Tv,Te,Rvoutは低く維持されていることがわかる。また、サンプル20においても、第6の層はチタンの窒化物を含むため、光学吸収を持つが、第7の層であるシリカ膜の酸素バリア性が良いため、熱処理時の第6の層の酸化を抑制し、吸収を維持するため、Tv,Te,Rvoutは低く維持されていることがわかる。
 (ミラーサンプルの耐熱試験)
 前述の予備試験の結果から、シリカ膜の屈折率nが1.467を超えれば、シリカ膜が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。そこで次に、実際のミラー装置の構成を備えるミラーサンプルを作製し、この耐熱性の評価を行った。
 (ミラーサンプル1)
 ミラーサンプル(ミラーサンプル1)は、以下のように作製した。
 まず、ガラス基板を準備する。ガラス基板は、縦100mm×横100mm×厚さ3mmの寸法を有し、NaO含有量が0質量%である無アルカリガラスである。このガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ20nm)、第2の層(目標厚さ120nm)、第3の層(目標厚さ2.2nm)、第4の層(目標厚さ50nm)、および第5の層(目標厚さ50nm)を順次成膜して、前述の図3に示したような層構成のミラーサンプル1を作製した。
 なお、第1の層は、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛で構成され、第2の層は、1質量%の金を含有する銀合金で構成され、第3の層は、アルミニウムがドープされた亜鉛で構成され、第4の層は、シリカで構成され、第5の層は、窒化ケイ素で構成される。
 このうち、第1の層~第3の層、および第5の層は、通常のスパッタ法で成膜した。
 まずは5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DC反応性スパッタリング法により、ガラス基板上にアルミニウムドープ酸化亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速60sccm)と酸素ガス(流速140sccm)を使用した。投入電力は、0.5kWとした。
 次に、残存ガスを排気後、1質量%の金を含有する銀合金ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、アルミニウムドープ酸化亜鉛膜を有するガラス基板上に、銀合金膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速200sccm)を使用した。投入電力は、0.9kWとした。
 次に、5at%のアルミニウムがドープされた亜鉛ターゲットを用いて、DCスパッタリング法により、銀合金膜上に、アルミニウムがドープされた亜鉛膜を成膜した。スパッタリングガスには、アルゴンガス(流速200sccm)を使用した。投入電力は0.05kWとした。
 これに対して、シリカ製の第4の層は、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル2において、第2のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.4773であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 次に、残存ガスを排気後、金属シリコンターゲット(ボロンドープの多結晶ターゲット、シリコンの含有率99.999質量%)を使用し、パルスDC反応性スパッタリング法により、窒化ケイ素膜を成膜した。スパッタリングガスには、窒素ガス(流速60sccm)およびアルゴンガス(流速140sccm)を使用した。投入電力は、1kWとし、周波数は、20kHzとした。
 (ミラーサンプル2)
 ミラーサンプル1と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル2)を作製した。ただし、このミラーサンプルでは、第4の層は、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル3において、第2のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.469であり、消衰係数kは、1×10-7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
 その他の成膜条件は、ミラーサンプル1と同様である。
 (ミラーサンプル3)
 ミラーサンプル1と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル3)を作製した。ただし、このミラーサンプル3では、第4の層、すなわちシリカ膜は、通常のスパッタ法により成膜した。成膜条件には、前述の予備試験2のサンプル5において、第2のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.4602であり、消衰係数kは、1×10-7未満である。
 また、ミラーサンプル3では、第5の層は、窒化ケイ素ではなく、二酸化チタン(目標厚さ50nm)とした。
 その他の成膜条件は、ミラーサンプル1と同様である。
 (ミラーサンプル4)
 ミラーサンプル3と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル4)を作製した。ただし、このミラーサンプル4では、第5の層は、二酸化チタンではなく、窒化ケイ素(目標厚さ50nm)とした。
 その他の成膜条件は、ミラーサンプル3と同様である。
 表7には、ミラーサンプル1~4の第4の層の作製条件、第4の層の屈折率nおよび消衰係数kの値、ならびに第5の層の材質をまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 (耐熱試験)
 ミラーサンプル1~4を用いて、耐熱試験を実施した。耐熱試験は、各ミラーサンプルを、大気下500℃で3時間熱処理することにより実施した。
 熱処理後の各ミラーサンプルにおいて、日射エネルギー反射率Reを測定した。この日射エネルギー反射率:Reは、ISO9050-2003に準じて算定される値であり、具体的には、分光絶対反射率(300nm~2500nm)の測定値に、日射の標準スペクトル分布を示す重化係数を乗じて加重平均した値を意味する。また、熱処理後のミラーサンプルの外観を目視で観察した。
 各ミラーサンプルにおける耐熱試験の結果をまとめて、前述の表7に示す。
 表7に示す結果から、熱処理後のミラーサンプル1および2は、ミラーサンプル3および4に比べて、エネルギー反射率Reが有意に高いことがわかる。また、熱処理後のミラーサンプル3、4には、濁りが認められた。これに対して、熱処理後のミラーサンプル1および2には、外観上、特に異常は認められなかった。
 以上のことから、第4の層が波長632nmにおいて1.466以上の屈折率nを有し、1×10-4以下の消衰係数kを有し、カーボンの含有量が3原子%以下であるシリカ膜で構成されたミラーサンプル1および2では、第4の層が1.46程度の屈折率nを有するシリカ膜で構成されたミラーサンプル3、4に比べて、良好な耐熱性を示すことが確認された。
 本発明は、例えば、低放射特性を有するlow-Eガラス等に利用することができる。また、本発明は、例えば、リニアフレネル型またはタワー型等の太陽熱発電システムにおける二次ミラー等に利用することができる。
 また、本願は2013年5月14日に出願した日本国特許出願2013-102074号に基づく優先権を主張するものであり同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
 100  反射性部材
 110  ガラス基板
 120  金属反射膜
 130  保護膜
 200  low-Eガラス
 210  ガラス基板
 220  第1の層
 230  第2の層
 240  第3の層
 250  第4の層
 260  第5の層
 300  ミラー装置
 310  ガラス基板
 320  第1の層
 330  第2の層
 340  第3の層
 350  第4の層
 360  第5の層

Claims (16)

  1.  ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置された保護膜であって、
     当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
     該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、
     カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜。
  2.  反射性部材であって、
     ガラス基板と、金属反射膜と、該金属反射膜を保護する保護膜とを有し、
     前記保護膜は、シリカ膜で構成され、
     該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、
     カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする反射性部材。
  3.  前記金属反射膜は、銀または銀合金を含む、請求項2に記載の反射性部材。
  4.  さらに、前記ガラス基板と前記金属反射膜の間に、金属窒化物、金属酸化物、および金属酸窒化物からなる群から選定された少なくとも一つの膜を有する、請求項2または3に記載の反射性部材。
  5.  前記シリカ膜の前記金属反射膜とは反対の側に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を有する、請求項2乃至4いずれか一つに記載の反射性部材。
  6.  前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物膜である、請求項5に記載の反射性部材。
  7.  前記ガラス基板は、酸化ナトリウム含有量が4質量%以下のガラスである、請求項2乃至6のいずれか一つに記載の反射性部材。
  8.  前記請求項2乃至6のいずれか一つに記載の反射性部材を有することを特徴とする、Low-Eガラス。
  9.  前記請求項2乃至7のいずれか一つに記載の反射部材を有することを特徴とする、太陽熱発電システム用の2次ミラー
  10.  ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置される保護膜の製造方法であって、
    (a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップと、
    (b)前記金属反射膜の上部に、シリカ膜を成膜するステップと、
     を有し、
     前記(b)のステップは、圧力が2Pa以下の条件の、プラズマCVD法により実施されることを特徴とする製造方法。
  11.  前記(b)のステップによって成膜されるシリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10-4以下、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下である、請求項10に記載の製造方法。
  12.  前記(a)のステップは、スパッタ法により実施される、請求項10または11に記載の製造方法。
  13.  前記(a)と(b)のステップはインライン方式により実施される、請求項10乃至12のいずれか一つに記載の製造方法。
  14.  前記金属反射膜は、銀または銀合金を含む、請求項10乃至13のいずれか一つに記載の製造方法。
  15.  さらに、
    (c)前記シリカ膜の上部に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を形成するステップ、
     を有する、請求項10乃至14のいずれか一つに記載の製造方法。
  16.  前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物である、請求項15に記載の製造方法。
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