JP2000229378A - ガラス積層体、機能性透明物品およびその製造方法 - Google Patents
ガラス積層体、機能性透明物品およびその製造方法Info
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Abstract
よっても光学特性が劣化しないガラス積層体の提供。 【解決手段】ガラス基体上に、AlをAl/(Al+Z
n)で15〜50at%の割合で含む酸化亜鉛からなる
膜(A)を含む酸化物からなる第1層と、該第1層の上
に、Agを主成分とする金属からなる層(B)ならびに
酸化物等からなる層(C)が交互に積層されたガラス積
層体。
Description
能性透明物品およびその製造方法に関し、特に、耐熱性
に優れるため、強化、曲げ加工等の成形加工時における
加熱によっても光学特性が劣化せず、機能性透明物品の
素材として好適なガラス積層体、そのガラス積層体を素
材として用いて、光学特性に優れる機能性透明物品を得
ることができる方法、およびその機能性透明物品に関す
る。
造の膜を選択的光学反射膜あるいは導電膜として用いる
機能性ガラスが、Low−Eガラス(Low Emis
sivity Glass)等の熱線反射ガラス、電磁
遮蔽ガラス、あるいは電熱ガラスとして、自動車、電車
等の車両用窓ガラス、住宅、ビル等の建築用窓ガラス、
プラズマ・ディスプレィ前面板などに用いられている。
銀を主成分とする薄膜層を含む積層構造の膜は、可視領
域の光に対して高い透過率を示し、近赤外光および波長
10μm程度の長波長の赤外光に対する反射率が高いも
のである。このため、銀を主成分とする層を含む積層構
造の膜を用いたガラスを建築物の窓に使用した場合、室
外から可視光を取り入れるとともに、太陽光に含まれる
熱線の流入を低減し、夏期には冷房負荷が低減される。
また、室内側からの熱の放出を低減することができ、暖
房負荷が低減される。すなわち、可視光に対しては高透
過率で、かつ熱線遮蔽効果に優れた、高性能の熱線反射
ガラス、特にLow−Eガラスとして用いることができ
る。また、銀を主成分とする層を含む積層構造の膜は、
シート抵抗値が10Ω/□以下と、種々の透明導電性膜
の中でも低い抵抗値を示すものの1つである。そのた
め、透明電磁遮蔽ガラス、あるいは電熱ガラスとして用
いることができる。
して、Agを主成分とする金属からなる層(以下、単に
「Ag主成分層」という)と、Zn、Ti、Sn、Si
等の酸化物、窒化物などからなる層を複数層積層した構
成のものが知られている。例えば、ガラス基体の上に、
ZnO/Ag/ZnOの3層、またはZnO/Ag/Z
nO/Ag/ZnOの5層が形成されたガラス積層体が
知られている。
種形状に成形加工され、あるいは、強化処理が施される
ことが望まれている。成形加工 (例えば曲げ加工)ある
いは強化処理においては、570〜700℃程度に加熱
して成形または急冷等の処理が行われる。例えば、自動
車の窓ガラス、特にフロントウィンドウやリアウィンド
ウに窓ガラスとして用いられる熱線反射ガラスは、曲面
状に湾曲した形状にするため、570〜700℃程度に
加熱して成形加工が施される。建築用の窓ガラスに用い
られる熱線反射ガラスにおいても、建築物の窓形状に応
じて、平板状ではなく、湾曲した形状等の複雑な形状に
するために、成形加工が施されることがある。
体上にAg主成分層、および透明な保護層を積層した
後、成形加工や強化処理において、加熱(いわゆる後加
熱)されると、Ag主成分層の膜質が劣化し、光学特性
の劣化を招き、所期の性能を発揮できないことがあっ
た。この問題を回避するため、予め所定の形状に成形し
た後、Ag主成分層、透明な保護層を積層する方策が考
えられる。しかし、スパッタリング法によって、成形さ
れたガラス、例えば、曲げガラスにAg主成分層、透明
な保護層等を成膜しようとする場合、各層をそれぞれ異
なる雰囲気中で成膜するために、同じ成膜室中で基板を
往復させながら、スパッタガスを交換して成膜を行う生
産方式を採用しなければならない。この生産方式は、生
産性に劣り、生産量が制約され、またコスト低減が困難
である。
能なガラス積層体として各種の提案がなされている。例
えば、特表平10−503745号公報には、透明な非
金属性基材と、該基材上にスパッタ析出された、少なく
とも1つの赤外線反射金属フィルム、該金属フィルム上
の誘電フィルム、および該誘電フィルム上の保護用窒化
ケイ素フィルムを含む透明なフィルムスタックとからな
る透明物品が提案されている。
掲載公報には、5〜30nm厚さの銀層;該銀層上のア
ルミニウム、チタン、亜鉛およびタンタルから選択した
付加金属層;および該付加金属層上の反射防止金属酸化
物層からなる被覆物を有するガラス基体が提案されてい
る。さらに、同公報には、このガラス基体に、ガラスの
軟化点以上の温度に加熱する曲げおよび/または強化サ
イクルを作用させ、これによって曲げおよび/または強
化サイクル中において被覆ガラスに高い光透過を付与す
ることを特徴とする湾曲および/または強化銀被覆ガラ
ス基体の製造方法が提案されている。
は、赤外領域における特性を有する金属層と、この金属
層の下にある誘電材料の第一のコーティングおよびこの
金属層の上にある誘電材料の第二のコーティングと、当
該金属層のすぐ上にあってこれと接触する保護金属層と
を有し、第二のコーティングが、厚さが少なくとも10
nmの、ケイ素化合物SiO2 、SiOx Cy 、SiO
x Ny と、Si3 N4 又はAlNのような窒化物と、S
iC、TiC、CrC、TaCのような炭化物とから選
ばれた、酸素の拡散に対する少なくとも一つのバリヤ層
を含み、そして上記の金属層は下にある誘電性コーティ
ングと直接接触している透明基材が提案されている。
は、無機ガラスから成る基体を a)酸化錫、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タン
タル及び酸化ジルコニウム又はこれらの混合酸化物の群
から選択される酸化物からなる第1の層、 b)タンタル、タングステン、ニツケル及び鉄又はこれ
らの金属の1つを少なくとも50重量%含有する合金の
群から選択される金属から成る第2の層、 c)銀又は銀成分少なくとも50重量%を有する銀合金
から成る第3の層、 d)第2の層を形成する群から選択される金属から成る
第4の層、及び e)第1の群を形成する酸化物から選択される酸化物か
ら成る第5の層で被覆することにより、可視スペクトル
範囲内で高い透過特性及び熱線に対する高い反射特性を
有するウインドウーガラスを製造する方法において、基
板を全層パケットa)〜e)と一緒に少なくともガラス
の軟化点に加熱し、熱した状態で塑性変形しかつ変形し
た状態で冷却することを特徴とする、可視スペクトル範
囲内で高い透過特性及び熱線に対する高い反射特性を有
するウインドーガラスの製法が提案されている。
は、ガラス基板上に、SUS、Ti、Crと等の金属、
これらの窒化物、ホウ化物、炭化物等からなる熱線遮断
膜を形成した後、ケイ窒化ジルコニウム等の、可視光領
域において透明で、酸化されても透明な第1の保護膜を
形成し、更に、酸化スズ等の酸素バリヤ性の高い酸化物
からなる第2の保護膜を形成する熱処理被覆ガラスの製
造方法が提案されている。
ラス積層体は、後加熱における耐熱性が十分なものでは
なく、熱処理を伴う成形加工によって、Ag主成分層の
膜質が劣化して、光学特性が劣化する問題があった。
性に優れ、強化、曲げ加工等の成形加工時における加熱
によっても光学特性が劣化せず、機能性透明物品の素材
として好適なガラス積層体を提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、そのガラス積層体を素材とし
て用いて、光学特性に優れる機能性透明物品を得ること
ができる方法、およびその機能性透明物品を提供するこ
とにある。
決するために、ガラス基体と、ガラス基体上に、Alを
Al/(Al+Zn)で15〜50at%の割合で含む
酸化亜鉛からなる膜(A)(以下、単に「膜(A)」と
いう)を含む酸化物からなる第1層を有し、第1層の上
に、Agを主成分とする金属からなる層(B)(以下、
単に「層(B)」という)と、酸化物、窒化物および炭
化物から選ばれる少なくとも1種からなる層(C)(以
下、単に「層(C)」という)とが、層(B)および層
(C)の順に1層または交互に複数層積層され、第1層
と層(B)および層(C)、との合計の層数が2n+1
(nは正の整数である)であるガラス積層体を提供す
る。なお、Al/(Al+Zn)とは、層または膜中に
含まれるAl原子とZn原子の総和に対するAl原子の
割合(at%)の意であり、以下同様である。
的態様として、ガラス基体上に、基体側から順次、膜
(A)を含む酸化物からなる第1層、層(B)、ならび
に層(C)が積層されたガラス積層体を提供する。
の具体的態様として、ガラス基体上に、基体側から順
次、基体側に配設された膜(A)を含む酸化物からなる
第1層、層(B)、層(C)、層(B)、ならびに層
(C)を有するガラス積層体を提供する。
理する工程を有する機能性透明物品の製造方法をも提供
するものである。さらに、本発明は、前記の方法によっ
て得られる機能性透明物品を提供するものである。
能性透明物品およびその製造方法について、詳細に説明
する。
酸化物からなる第1層を有し、第1層の上に、層(B)
と、層(C)とが、層(B)および層(C)の順に1層
または交互に複数層積層された層構成を有する積層体で
ある。本発明のガラス積層体は、第1層の上に、基体側
から順次、層(B)および層(C)を、それぞれ1層有
する構造のものでもよいし、層(B)および層(C)を
交互に複数層積層した構造を有するものでもよい。ま
た、層(B)と層(C)の間には、必要に応じて他の層
が配設されていてもよい。また、本発明の積層体におい
て、第1層と、第1層上に積層される層(B)および層
(C)との合計の層数は2n+1(nは正の整数であ
る)である。
体は、特に制限されない。本発明のガラス積層体を、自
動車等の車両や建築用の窓ガラスの用途に用いる場合
は、ガラス基体として、ソーダライムガラスが一般的に
用いられる。
体上に形成される第1層は酸化物からなり、膜(A)の
みからなるものでもよい。また、膜(A)以外に、他の
酸化物膜(以下、単に「膜(A−1)」という)を有す
る複層構造の層であってもよい。また、第1層における
膜(A)と膜(A−1)の配置は、膜(A)が、ガラス
基体に隣接する位置に配設される層構成とすることが好
ましい。
は、具体的には、Zn、Ti、Sn、Si、Ta、A
l、Cr、Zr、Nb、Ga、In等の酸化物が挙げら
れる。例えば、Zn、Ti、Sn、Si、Al、Taお
よびZrから選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物が
挙げられる。他には、例えば、Al、Ga、Si、Sn
等を含む酸化亜鉛、Snを含む酸化インジウムが挙げら
れる。膜(A−1)は、単膜でもよいし、2種以上の膜
が積層された膜でもよい。
に、かつ高い結晶性を有しながら形成することができる
点で、Znの酸化物膜またはSn、Al、Cr、Ti、
Si、B、Mg、InおよびGaから選ばれる少なくと
も1種の金属元素を含むZnの酸化物膜が好ましい。特
に、Alおよび/またはTiを含むZnの酸化物膜が好
ましい。
l/(Al+Zn)で1〜10at%の割合で含む酸化
亜鉛からなる膜(a)が挙げられる。特に、第1層は、
膜(A)と、AlをAl/(Al+Zn)で1〜10a
t%の割合で含む酸化亜鉛からなる膜(a)とを有し、
かつ、膜(a)はAgを主成分とする金属からなる層
(B)に接して設けられ、膜(A)はガラス基体と膜
(A)との間に設けられることが好ましい。膜(a)は
ガラス基体と膜(B)との間に設けられることが好まし
い。膜(a)のAlの含有割合は、特に1.5〜10a
t%さらには3〜5at%であることが好ましい。Zn
の酸化物膜(a)を形成すると、成膜装置、雰囲気、成
膜条件等を大幅に変更しなくても、膜(A)の成膜に引
き続いて膜(A−1)の成膜を行なうことができ、生産
上、コスト的に有利である。また、第1層としては、例
えば、ガラス基体に接して膜(A−1)を設け、さら
に、膜(A)、膜(A−1)を順次積層させた3層から
なる多層構成であってもよい。
カリ成分、例えば、Na+ イオン等は、第1層に拡散・
蓄積して、酸化等によりイオン化したAgと相互拡散を
起こすことにより、層(B)中のAgが侵食を受けて積
層体の層構造の乱れを引き起こして、光学特性および電
気的特性を劣化させる。膜(A)は、こうした劣化を防
止する働きを有するものである。
/(Al+Zn)で15〜50at%の割合である。A
l/(Al+Zn)で15at%未満の割合でAlを含
む酸化亜鉛からなる膜は、Alの含有量が少ないため非
晶質化せず、酸化亜鉛の結晶成長により結晶粒が基板の
法線方向に細長く成長した結晶組織、いわゆる柱状晶組
織を構成する。この柱状晶組織を有する膜では、粒界で
の拡散が生じ易く、基体から生じるアルカリ成分の拡散
による光学特性および電気的特性の劣化を防止すること
ができない。一方、Al/(Al+Zn)で50at%
を超える酸化亜鉛からなる膜は、酸化アルミニウム膜の
性質に近づいていく。酸化アルミニウム膜は、本来的
に、アルカリ成分を阻止する性能に乏しい。そのため、
Al/(Al+Zn)で50at%を超える酸化亜鉛か
らなる膜は、基体から生じるアルカリ成分の拡散による
光学特性および電気的特性の劣化を防止する性能が不十
分である。特にAl/(Al+Zn)で15〜30at
%の割合が好ましい。
膜厚、以下も同様)は、熱処理時にガラス基体から積層
膜中へアルカリ成分が拡散するのを十分に抑制するため
に、少なくとも5nm以上が好ましく、特に、10nm
以上が好ましい。第1層全体の厚さは、本発明のガラス
積層体の積層膜に要求される光学的特性に応じて、通
常、11〜50nmから適宜選択される。また、第1層
を、膜(A)のみで構成することもできる。
Agを主成分とし、他の金属元素(例えば、Pd、A
u、Cu等)を含む層である。他の金属元素を含む場
合、他の金属元素の含有割合は、Agと他の金属元素の
総量に対して0.3〜10at%であることが好まし
い。他の金属元素が0.3at%未満では、Agの安定
化の効果が低下し、また、10at%を超えても安定化
の効果が低下する。特に、他の金属元素が、Pdである
と、Ag原子の不動化、すなわちAgのマイグレーショ
ンの低減を図ることができ、高温下での安定性および化
学的耐久性に優れた層を形成することができる。Pdの
含有量が多くなると、成膜速度が低下し、また、可視光
透過率も低下し、かつ、可視光線と近赤外線との選択遮
断性が悪化する傾向にある。そのため、Pdの含有量
は、5.0at%以下が適当である。特に、0.3〜
2.0at%が好ましい。
層有する場合には、それぞれの層(B)は、同じ組成で
もよいし、異なる組成でもよい。また、層(B)は、複
数の層が積層された構造の層でもよい。例えば、Agと
Pdとからなる多層構造の層であってもよい。
から選ばれる少なくとも1種からなる層である。層
(C)を構成する材料としては、具体的には、Zn、T
i、Sn、Si、Ta、Al、Cr、Zr、Nb、G
a、In等の酸化物、窒化物、炭化物、またはこれらの
複合化合物が挙げられる。
n、Si、Al、TaおよびZrから選ばれる少なくと
も1種の元素の酸化物が挙げられる。他には、例えば、
Al、Ga、Si、Sn等を含む酸化亜鉛、Snを含む
酸化インジウムが挙げられる。膜(A)や膜(A−1)
の組成と同一または類似のものも用い得る。窒化物とし
ては、例えば、Si、AlおよびBから選ばれる少なく
とも1種以上の元素の窒化物(A)、またはZrもしく
はTiの窒化物と窒化物(A)との混合物(複合窒化物
を含む。)などが挙げられる。また、その他としては、
SiOx Cy 、SiOx Ny 、SiAlx Ny 、SiA
lx Oy Nz 等が挙げられる。層(C)は、単膜でもよ
いし、2種以上の膜が積層された膜であってもよい。例
えば、層(C)は、膜(A)と、酸化チタン膜または窒
化ケイ素膜との2以上の膜から構成されるものでもよ
い。
を複数層有する場合には、それぞれの層は、同じ組成で
もよいし、異なる組成でもよい。
のうち、基体側から最も離れた位置にある層(C)(以
下、単に「層(C0 )」という)は、窒化物層または酸
化物層であることが好ましい。窒化物層としては、窒化
ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒化ジルコニ
ウム、窒化チタンおよび窒化ハフニウムから選ばれる少
なくとも1種の窒化物からなる窒化物層(以下、「層
(C−N)」という)が好ましい。特に、窒化ケイ素、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素と窒化アルミニウムの混
合窒化物、窒化ケイ素と窒化ジルコニウムの混合窒化物
が好ましい。酸化物層としては、酸化チタン、酸化ジル
コニウム、酸化スズ、酸化ケイ素から選ばれる少なくと
も1種の酸化物からなる酸化物層(以下、「層(C−
O)」という)が好ましい。特に、酸化スズと酸化ケイ
素の混合酸化物が好ましい。
層であると、ガラス積層体の強化や曲げ等の熱処理工
程、あるいは最終製品に加工する前の保管中もしくは使
用時に、表面から拡散する酸素や水分によって、層
(B)が劣化するのを防止するために有効である。層
(C−N)は、酸素や水分を内部に拡散させにくい性質
を有するため、第1層における膜(A)の作用効果と相
まって、ガラス積層体の耐湿性および耐酸化性をきわめ
て向上させる。
枚のガラス基体とを、複数積層された層を内側にして、
ポリビニルブチラール(PVB)を介して貼り合わせて
合わせガラスとする場合には、層(C0 )におけるPV
Bと接する層としてエネルギーギャップが4eV以上の
材料からなる層(例えば、4eV以上の層(C−N)ま
たは4eV以上の層(C−O))を配設すると、PVB
を介して本発明のガラス積層体と、もう一枚のガラス基
体との間の接着性を長期にわたって安定して保つことが
でき、自動車用の安全ガラスや防盗ガラスとして有用で
あるだけでなく、擦傷や腐食に対して弱いAg主成分層
の劣化を防止するために有効である。
物、または酸窒化物等の酸化物を含む複合化合物からな
る層であって、酸化性ガスを雰囲気中に含む反応性スパ
ッタリングによって形成する場合には、層(B)の上に
直接、層(C)を形成すると、層(B)が酸化されて、
所要の光学特性および電気的特性を有するガラス積層体
が得られなくなるおそれがある。したがって、金属また
は窒化物からなるバリア層を配設することが好ましい。
バリア層は、通常、一部が未酸化状態で残存しており、
熱処理時に酸化して酸化物となって透明化し、可視光透
過率が向上する。
n、TiZn、SUS、Zr、Ta、NiCr、Ni、
Ni−Ti、などの金属、該金属の不完全酸化物(一部
が未酸化の酸化物)、該金属の窒化物が挙げられる。バ
リア層の厚さは、1〜5nmの範囲が好ましい。1nm
より薄いとバリア層として十分に働かず、逆に、5nm
より厚いとガラス積層体の可視光透過率が低下する等の
不具合が生じるおそれがある。また、層(B)の直上に
配設される層(C)が、例えば、Alを含む酸化亜鉛か
らなる層等の酸化物層である場合には、同じ金属組成比
のAl−Zn合金からなるバリア層を配設すると、層
(B)と、層(C)との層間接着力が大きくなり、多層
構造の層の耐久性の向上に有効である。また、層(B)
における銀の結晶性の観点から、および耐熱性の観点か
ら、やはりAl−Zn合金からなるバリア層が好まし
い。なお、バリア層は、層(B)の下に設けられてもよ
い。
遠い位置にある膜としては、酸化ケイ素と酸化スズとの
混合物からなる膜(以下、「SiSnx Oy 膜」とい
う)が好ましい。SiSnx Oy 膜の下層が、酸化亜鉛
を主成分とする膜である場合には、酸化亜鉛を主成分と
する膜との相性がよく、界面で強い密着性が得られるた
め、有効である。SiSnx Oy 膜におけるSnとSi
の総量に対するSiの含有割合は、5〜95at%であ
ることが好ましく、さらに30〜90at%,特に40
〜90at%が好ましい。
機能(耐水性)を向上させる。酸化スズに酸化ケイ素が
混合されると、形成される膜が結晶質から非晶質構造と
なり緻密な膜となる。酸化ケイ素の含有割合が少なすぎ
ると、膜の耐水性が低下する。また、膜が非晶質から結
晶質に近づき、膜表面の平滑性がなくなるおそれがあ
る。また、酸化ケイ素の含有割合が多くなりすぎると、
用いる合金ターゲット中のSiの含有割合が多くなり、
直流スパッタリング法で成膜する際に、アーキングが発
生しやすくなり、生産性の低下の原因となる。SiSn
x Oy 膜の厚さは、特に限定されないが、耐水性および
耐擦傷性を向上させるためには、5nm程度以上必要で
あり、厚さが増加するにつれて、耐水性や耐擦傷性が向
上する。層の厚さの上限は特にないが、20nmあれば
十分な性能が得られる。
3層系(第1層/層(B)/層(C))、5層系(第1
層/層(B)/層(C)/層(B)/層(C))、7層
系(第1層/層(B)/層(C)/層(B)/層(C)
/層(B)/層(C))などが挙げられる。7層以上の
多層系の積層体も可能であるが、層数を重ねるにしたが
って、得られる多層構造の積層膜の可視光透過率が低下
し、窓ガラス等の用途には適さなくなる。反射防止効果
を付与して、いわゆるぎらぎらした外観を呈するのを防
止するとともに、高い可視光透過率を有し、かつ高い透
明性を有することから、3層系および5層系が好まし
い。特に、5層系(Ag主成分層2積層系)の積層体
は、 3層系(Ag主成分層1積層系)よりも優れた遮熱
性能を得ることができる点で、好ましい。
いて、第1層、層(B)および層(C)の各層の厚さ
は、それぞれ15〜45nm、9〜16nm(特に9〜
12nm)および30〜45nmが適当である。厚さ2
mmの無着色ソーダライムガラスからなるガラス基体の
上に、3層系の積層膜を形成したガラス積層体の熱処理
後の代表的な光学特性としては、約75〜85%の可視
光透過率と、約50〜70%の熱線透過率が挙げられ
る。
いて、基体側から順に形成される第1層、層(B)、層
(C)、層(B)および層(C)の各層の厚さは、それ
ぞれ16〜50nm(特に20〜45nm)、6.5〜
16nm(6.5〜12.5nm)、40〜100nm
(特に45〜90nm)、6.5〜16nm(特に6.
5〜12.5nm)および16〜50nm(特に20〜
45nm)が適当である。厚さ2mmの無着色ソーダラ
イムガラスからなるガラス基体の上に、5層系の積層膜
を形成したガラス積層体の熱処理後の代表的な光学特性
としては、約70〜80%の可視光透過率と、約40〜
50%の熱線透過率が挙げられる。
(B)および層(C)の膜厚は、本発明のガラス積層体
の個々の用途において、色調、透過率、反射率、あるい
は熱線遮断性能、電気特性等について要求される特性に
応じて、適宜調整あるいは変更することができる。
体の表面を清浄化処理した後、膜(A)を含む第1層、
層(B)および層(C)を、順次、形成することによっ
て行うことができる。形成方法は、特に限定されず、蒸
着法、CVD法、スパッタリング法などを用いることが
できる。大面積のガラス基体に対しては、膜厚の均一性
を容易に制御でき、生産性にも優れるという点で、直流
スパッタリング法が有効である。
l/(Al+Zn)が前記の特定の範囲にあるように調
製された、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの焼結体からな
るセラミックスターゲットを用い、アルゴンガスまたは
酸化性ガスを添加したアルゴンガス雰囲気中でスパッタ
リングすることによって、あるいは2)Al/(Al+
Zn)が前記の特定の範囲にあるように調製された、Z
n−Al合金ターゲットを用い、酸化性雰囲気中で反応
性スパッタリングすることによって行うことができる。
理する工程を有する機能性透明物品の製造方法、および
その方法で得られた機能性物品を提供するものである。
この機能性透明物品の具体例としては、例えば、自動
車、電車等の車両の窓ガラス、特に、1)自動車のフロ
ントウィンドウまたはリヤウィンドウに配設される湾曲
状または複雑な三次元形状を有する窓ガラス、2)ビ
ル、住宅等の建築物に用いられる複雑な三次元形状を有
する窓ガラス、3)Ag主成分層に通電して発熱体とし
て用いる電熱ガラス、あるいは4)電磁シールドガラス
等が挙げられる。この機能性透明物品は、その成形加工
時において、素材として用いられる本発明のガラス積層
体が、加熱に対する耐熱性に優れるため、光学的および
電気的特性の劣化がなく、所望の性能を有するものでる
ため、有用である。
て、ガラス積層体に施される熱処理は、例えば、1)曲
げ加工、2)強化処理、3)着色セラミックスプリント
や銀からなるバスバープリントの焼成、4)真空複層ガ
ラスの真空封止シール加工、5)ウェット法により塗布
した低反射膜や防眩膜の焼成工程などにおいて施され
る。例えば、1)曲げ加工や2)強化処理では、大気雰
囲気中で570〜700℃に加熱される。
をより具体的に説明する。
洗浄、純水によるすすぎを順次行って、表面を洗浄処理
した、縦30cm×横30cm×厚さ5mmの無色のソ
ーダライムガラスからなる基板を、基板を搬送しながら
スパッタリングを行うインライン型スパッタリング装置
内に入れ、装置内でガラス基板を往復させて、スパッタ
雰囲気ガスを入れ換えるとともに、ターゲットを切り換
えて、真空を破らずに、下記の厚さ(幾何学的膜厚)の
5層を順次形成して、ガラス積層体を製造した。このと
き、各層の厚さは、予め、同じ条件で成膜を行い、得ら
れた膜について触針式膜厚計(Taylor-Hobson 社製、Ta
lystep)を用いて幾何学的膜厚を測定して、その結果に
基づいて、基板の搬送速度を調整して、所定の膜厚を形
成するように制御した。 第1層 33nm 第2層 10nm 第3層 75nm 第4層 10nm 第5層 33nm
t%含むZnターゲットを用いて、ArとO2 の混合ガ
ス雰囲気中で、圧力2.0×10-3Torr、投入電力
2.2W/cm2 の条件で、スパッタリングを行って、
Alを含むZnOからなる膜(ZnAlx Oy 膜:[A
l/(Al+Zn)]×100=30at%)を形成し
た後、Alを3at%含むZnターゲットを用いて、A
rとO2 の混合ガス雰囲気中で、圧力0.266Pa
(2.0×10-3Torr)、投入電力2.2W/cm
2 の条件で、スパッタリングを行って、Alを含むZn
Oからなる層(AZO膜:[Al/(Al+Zn)×1
00=3at%)を形成し、ガラス表面側から順次、Z
nAlx Oy 膜(11nm)およびAZO膜(22n
m)からなる構造の層を形成した。
1at%含むAgターゲットを用いて、アルゴンガス雰
囲気中で、圧力0.266Pa(2.0×10-3Tor
r)、投入電力0.86W/cm2 の条件でスパッタリ
ングを行ってAgを主成分とする金属層(Ag−1at
%Pd層)を形成した。
ットを用いて、ArとO2 の混合ガス雰囲気中で、圧力
0.266Pa(2.0×10-3Torr)、投入電力
2.2W/cm2 の条件で、スパッタリングを行って、
Alを含むZnOからなる層(AZO膜:[Al/(A
l+Zn)]×100=3at%)を形成した。
含むZnOからなる層(AZO膜:[Al/(Al+Z
n)]×100=3at%)を22nmの厚さに形成し
た後、導電性の金属シリコンからなるターゲットを用い
て、ArとN2 の混合ガス雰囲気中で、圧力0.266
Pa(2.0×10-3Torr)、投入電力2.2W/
cm2 の条件でスパッタリングを行い、窒化ケイ素から
なる膜(SiNx 膜)を11nmの厚さに形成した。
に、第2層と第4層の金属層の酸化を防止するために、
AlをAl/(Al+Zn)で3at%含むZnターゲ
ットを用い、アルゴンガス雰囲気中で、圧力0.266
Pa(2.0×10-3Torr)、投入電力0.2W/
cm2 の条件でスパッタリングを行って、第2層と第3
層の界面、および第4層と第5層の界面に、ZnとAl
の金属からなるバリア層(膜厚:約2nm)を形成し
た。得られたガラス積層体に、ガラス実測温度623℃
で5分間保持する曲げ加工のための熱処理を加え、機能
性透明物品を得た。この熱処理の前後における可視光透
過率、熱線透過率、および熱処理後のヘイズ値を、それ
ぞれ分光光度計およびヘイズメーターによって測定し
た。ヘイズ値はJIS R3212に従って測定した。
可視光透過率はJIS R3106に従って測定した。
結果を表1に示す。
1に示すように変化した以外は、実施例1と同様にして
機能性透明物品を製造し、実施例1と同様にして測定し
た結果を表1に示す。
からなる膜/AZO膜を、表1に示す厚さの割合で形成
した以外は、実施例1と同様にして、ガラス積層体を製
造し、さらに機能性透明物品を製造し、実施例1と同様
にして測定した結果を表1に示す。なお、酸化スズから
なる膜の形成条件は、表2に示す通りである。
らなる膜/AZO膜を、表1に示す厚さの割合で形成し
た以外は、実施例1と同様にして、ガラス積層体を製造
し、さらに機能性透明物品を製造し、実施例1と同様に
して測定した結果を表1に示す。なお、酸化チタンから
なる膜の形成条件は、表2に示す通りである。
n/(Sn+Zn)で10at%含む酸化亜鉛膜(Zn
Snx Oy 膜)/AZO膜を、表1に示す厚さの割合で
形成した以外は、実施例1と同様にして、ガラス積層体
を製造し、実施例1と同様にして測定した結果を表1に
示す。なお、ZnSnx Oy 膜の形成条件は、表2に示
す通りである。
化ケイ素膜(SiZrx Ny 膜)/AZO膜を、表1に
示す厚さの割合で形成した以外は、実施例1と同様にし
て、ガラス積層体を製造し、さらに機能性透明物品を製
造し、実施例1と同様にして測定した結果を表1に示
す。なお、SiZrx Ny 膜の形成条件は、表2に示す
通りである。
イ素膜(SiOx Cy Nz 膜)/AZO膜を、表1に示
す厚さの割合で形成した以外は、実施例1と同様にし
て、ガラス積層体を製造し、さらに機能性透明物品を製
造し、実施例1と同様にして測定した結果を表1に示
す。なお、SiOx Cy Nz 膜の形成条件は、表2に示
す通りである。
/(Zn+Al)]×100=30at%含む酸化亜鉛
膜 *2 AZO:Alを[Al/(Zn+Al)]×10
0=3at%含む酸化亜鉛膜 *3 ZnSnx Oy :Snを[Sn/(Zn+S
n)]×100=10at%含む酸化亜鉛膜 *4 SiZrx Ny : Zrを[Zr/(Si+Z
r)]×100=33at%含む窒化ケイ素膜 *5 SiOx Cy Nz :炭窒化酸化ケイ素膜
は、熱処理によってAg−1at%Pd層は劣化しなか
った。また、未酸化のバリア層が十分に酸化される一
方、また、Ag−1at%Pd層が焼きなまされて格子
欠陥が低減した。その結果、熱処理後の光学特性とし
て、5mm厚の無着色ガラス板使用時の可視光透過率が
73%以上(すなわち、2mm厚の無着色ガラス板使用
時では75%以上に相当)の高い透明性と、熱線透過率
が50%以下の良好な遮熱性能が得られた。また、ヘイ
ズ値は0.5%以下であり十分に低かった。
の代わりに酸化スズからなる膜を形成した比較例2〜4
では、熱処理後に、可視光透過率が70.3〜71.6
%の範囲を示し、十分高い透明性が得られなかった。比
較例1では、74.1%と高い可視光透過率が得られた
が、ヘイズ値が0.8%と高めの値を示し、外観的には
劣ったものであった。
れ第1層において、ZnAlx Oy膜の代わりに、Ti
O2 膜、SiZrx Ny 膜およびSiOx CN Ny 膜を
形成した例であり、熱処理後に1.1〜8.2%と高い
ヘイズ値を示し、実用に供せるものではなかった。
れ第1層において、ZnAlx Oy膜の代わりに、Zn
Snx Oy 膜を形成した例であり、熱処理後に高い可視
光透過率および熱線反射率を示す厚さのもの(比較例
6)では、ヘイズ値が高めとなり、逆にヘイズ値が小さ
くなる厚さのもの(比較例7)では、可視光透過率が十
分に高くない。
た、縦30cm×横30cm×厚さ5mmの無色のソー
ダライムガラスからなる基板を、基板を搬送しながらス
パッタリングを行うインライン型スパッタリング装置内
に入れ、実施例1と同様にして、下記の表3に示す層構
成の積層膜を形成して、ガラス積層体を製造した。この
とき、各層の厚さは、実施例1と同様にして、基板の搬
送速度を調整して、所定の膜厚を形成するように制御し
た。
施例1における第1層〜第4層の形成条件と同条件で形
成した。
5層におけるAZO膜の形成条件と同条件で形成した。
また、実施例3における第5層における窒化アルミニウ
ム(AlNx )膜は、Alターゲットを用いて、Arと
N2 の混合ガス雰囲気中で、圧力0.266Pa(2.
0×10-3Torr)、投入電力2.2W/cm2 の条
件で、スパッタリングを行って形成した。さらに、実施
例4における第5層のZrを含む窒化ケイ素膜は、比較
例8と同様にして形成した。
と第5層の界面に、ZnとAlの金属からなるバリア層
(膜厚:約2nm)を、実施例1におけるバリア層の形
成条件と同条件で形成した。
間保持し、強化処理のための熱処理を加え、その後風冷
して、機能性透明物品を得た。この機能性透明物品につ
いて、可視光透過率および熱線透過率、ならびにヘイズ
値を、それぞれ分光光度計およびヘイズメーターによっ
て測定したところ、下記の結果が得られ、ヘイズ値が十
分に低く、かつ良好な透明性(高い可視光透過率)と遮
熱性能(低い熱線透過率)を示すものであった。
cm×横30cm×厚さ5mmの無色のソーダライムガ
ラスからなる基板を用いて、下記の層構成からなる積層
膜を形成して、ガラス積層体を製造した。このとき、各
層の厚さは、実施例1と同様にして、基板の搬送速度を
調整して、所定の膜厚を形成するように制御した。 第1層(ZnAlxOy層) 38nm 第2層(Ag−1at%Pd層) 10nm 第3層(AZO層/AlNx 膜)28nm/7.5nm
れ実施例1の第1層および第2層と同条件で形成した。
第3層におけるAZO層は、実施例1の第5層における
AZO膜の形成条件と同条件で形成した。
nとAlの金属からなるバリア層(膜厚:約2nm)
を、実施例1におけるバリア層の形成条件と同条件で形
成した。
lターゲットを用い、窒素とアルゴンの混合ガス雰囲気
中でスパッタリングを行ってAlNx 膜を形成した。
間保持し、強化処理のための熱処理を加え、その後風冷
して機能性透明物品を得た。この機能性透明物品につい
て、可視光透過率、熱線透過率および熱線反射率、なら
びにヘイズ値を、それぞれ分光光度計およびヘイズメー
ターによって測定したところ、可視光透過率83.5
%、熱線透過率54.6%および熱線反射率27.5%
と、良好な透明性と遮熱性能を示し、また、ヘイズ値も
0.3%と低く、良好な値を示した。
法により電気的特性の測定を行った。積層直後の熱処理
を行う前の積層膜のシート抵抗値は8.0Ω/□であっ
た。また、得られたガラス積層体を、550℃、600
℃および650℃の各種温度で3分間保持したところ、
熱処理後のシート抵抗値は、550℃熱処理品は6.0
Ω/□、600℃熱処理品は5.8Ω/□、650℃熱
処理品は6.5Ω/□を、それぞれ示した。これは、A
g−1at%Pd層が焼きなまされて格子欠陥が減少し
た結果、抵抗が低下したためと考えられる。
層膜を有する650℃熱処理後のガラス積層体、ならび
に実施例5で得られた3層系の積層膜を有する650℃
熱処理後のガラス積層体を、それぞれの積層膜側に、ポ
リビニルブチラールからなる接着層(厚さ:0.76m
m)を介して、もう1枚のソーダライムガラス基板(厚
さ:2mm)を貼り合わせて、5種の合わせガラスを製
造した。得られた合わせガラスについて、可視光透過
率、熱線透過率および熱線反射率を測定し、熱処理後の
各例のガラス積層体の可視光透過率、熱線透過率および
熱線反射率とともに、表5に示した。
層系)の積層膜を有する合わせガラスが、約42〜43
%の熱線透過率を示している。一方、3層系(Ag主成
分層1積層系)の積層膜を有する合わせガラスは、約6
5%の熱線透過率を示している。したがって、5層系の
ガラス積層体は、3層系よりも非常に良好な遮熱性能を
実現できる。さらに、5層系の積層膜を有する合わせガ
ラスは、熱線反射率が約31〜32%と、3層系におけ
る熱線反射率約18%に対して大幅に高く、熱線反射性
能においても優れる。従来のグリーンやブロンズ色の着
色ガラスを用いた遮熱方法では、熱線反射率は6〜7%
と低く、また、遮熱性能のほとんどをガラスによる熱線
吸収に拠っていて、吸収された熱の一部が室内へ再輻射
される。したがって、本発明のガラス積層体の方が、遮
熱性能において優位性を有することが明らかである。
るため、強化、曲げ加工等の成形加工時における加熱に
よっても光学特性が劣化せず、機能性透明物品の素材と
して好適である。そのため、本発明のガラス積層体は、
予め、大面積の平板状のものを製造しておけば、所望の
機能性透明物品を製造する際に、所望の大きさに切断し
てから成形加工等の処理(例えば曲げ加工や強化処理)
を施せばよく、貯蔵、保管、生産上のメリットが大であ
る。また、本発明の機能性透明物品の製造方法によれ
ば、本発明のガラス積層体を素材として用いて、光学特
性に優れる機能性透明物品を得ることができる。さら
に、本発明の機能性透明物品の製造方法によれば、強
化、曲げ加工等の成形加工時における加熱によってもガ
ラス積層体の光学特性が劣化しないため、所望の性能を
維持して、安定して生産することができる。
Claims (10)
- 【請求項1】ガラス基体と、ガラス基体上に、AlをA
l/(Al+Zn)で15〜50at%の割合で含む酸
化亜鉛からなる膜(A)を含む酸化物からなる第1層を
有し、 第1層の上に、Agを主成分とする金属からなる層
(B)と、酸化物、窒化物および炭化物から選ばれる少
なくとも1種からなる層(C)とが、層(B)および層
(C)の順に1層または交互に複数層積層され、 第1層と層(B)および層(C)、との合計の層数が2
n+1(nは正の整数である)であるガラス積層体。 - 【請求項2】層(C)の少なくとも1層が、AlをAl
/(Al+Zn)で15〜50at%の割合で含む酸化
亜鉛からなる膜(A)を含む層である請求項1に記載の
ガラス積層体。 - 【請求項3】ガラス基体上に、基体側から順次、基体側
に配設されたAlをAl/(Al+Zn)で15〜50
at%の割合で含む酸化亜鉛からなる膜(A)を含む酸
化物からなる第1層、Agを主成分とする金属からなる
層(B)、ならびに酸化物、窒化物、炭化物およびこれ
らの複合化合物から選ばれる少なくとも1種からなる層
(C)が積層されたガラス積層体。 - 【請求項4】層(C)が、AlをAl/(Al+Zn)
で15〜50at%の割合で含む酸化亜鉛からなる膜
(A)を含む層である請求項3に記載のガラス積層体。 - 【請求項5】ガラス基体上に、基体側から順次、基体側
に配設されたAlをAl/(Al+Zn)で15〜50
at%の割合で含む酸化亜鉛からなる膜(A)を含む酸
化物からなる第1層、Agを主成分とする金属からなる
層(B)、酸化物、窒化物および炭化物から選ばれる少
なくとも1種からなる層(C)、Agを主成分とする金
属からなる層(B)、ならびに酸化物、窒化物、炭化物
およびこれらの複合化合物から選ばれる少なくとも1種
からなる層(C)を有するガラス積層体。 - 【請求項6】層(C)の少なくとも1層が、AlをAl
/(Al+Zn)で15〜50at%の割合で含む酸化
亜鉛からなる膜(A)を含む層である請求項5に記載の
ガラス積層体。 - 【請求項7】膜(A)が、AlをAl/(Al+Zn)
で15〜30at%の割合で含む酸化亜鉛からなるもの
である請求項1〜6のいずれかに記載のガラス積層体。 - 【請求項8】第1層は、膜(A)と、AlをAl/(A
l+Zn)で1〜10at%の割合で含む酸化亜鉛から
なる膜(a)とを有し、かつ、膜(a)はAgを主成分
とする金属からなる層(B)に接して設けられ、膜
(A)はガラス基体と膜(B)との間に設けられること
を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の積層体。 - 【請求項9】請求項1〜8のいずれかに記載のガラス積
層体を570℃以上に熱処理する工程を有する機能性透
明物品の製造方法。 - 【請求項10】請求項9の方法によって得られる機能性
透明物品。
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