JP2007153701A - 熱線反射ガラス、成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る熱線反射ガラスは、ガラス部材からなる被処理体の一方又は両方の面に、波長2000nmの近赤外線に対して30%以上の反射率を有するフッ素添加酸化スズ膜(FTO膜)からなる透明導電体を配したことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、本発明は、近赤外線に対して優れた熱線反射特性を有する薄膜をガラス基材からなる被処理体上に形成できる成膜装置を提供することを第二の目的とする。
さらに、本発明は、近赤外線に対して優れた熱線反射特性を有する薄膜をガラス基材からなる被処理体上に形成できる成膜方法を提供することを第三の目的とする。
本発明の請求項2に係る熱線反射ガラスは、請求項1において、前記透明導電体は、0.2以上のキャリア密度を有することを特徴とする。
本発明の請求項4に係る成膜装置は、請求項3において、前記加熱手段として赤外線を放射する1つ以上の光源を用い、前記制御手段は該光源の強度を変化させることを特徴とする。
本発明の請求項6に係る成膜方法は、請求項5において、前記変動の温度範囲は、240〜450℃であることを特徴とする。
本発明の請求項7に係る成膜方法は、請求項6において、前記変動は周期的に行い、そ
の周期範囲は、2〜200秒/サイクルであることを特徴とする。
かかる構成によると、本発明の熱線反射ガラスは、従来のガラス部材上にFTO膜(CVD法)を配してなる熱線反射ガラスに比べて、波長2000nmの近赤外線において5倍以上の反射率を有することから、優れた熱線反射性能を備えることができる。また、この熱線反射ガラスは、高価なInを含まず、安価にかつ安定して供給可能な材料からなるFTO膜のみによって構成されているので、低コスト化とともに製造の安定性も図れる。
ここでは、スプレー熱分解法により熱線反射ガラスを作製する場合を例に取り説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明は以下の実施形態に限定されない。
成膜装置10は、スプレー熱分解法により被処理体13の一面上に薄膜を形成する成膜装置であって、例えばガラス基材からなる被処理体13を載置する支持手段12と、被処理体13の一面に向けて、前記薄膜の原料溶液からなるミスト17を噴霧する吐出手段14と、被処理体13の上下いずれか一方または上下双方に配設され、被処理体13を電磁波により加熱する1つ以上の加熱手段15、18(以下、第一加熱手段15、第二加熱手段18とも呼ぶ)と、第一加熱手段15(15a、15b)を制御して被処理体13の温度を所定の範囲内で(周期的に)変動させる制御手段P1、P2と、を少なくとも備えている。
図1において、第一加熱手段15(15a、15b)は、成膜室11の天板かつ吐出手段14の先端をなす噴霧ノズルの両側に設けられているので、被処理体13との距離を選択することにより、被処理体13からの熱対流を制御することが可能になり、ひいては、噴霧ノズル4から噴霧される液滴の流れを制御することができる。
例えば、赤外線ランプの単位断面積当たりの平均加熱熱量を2〜30W/cm2 とした場合、ランプは近赤外線ランプ(波長:2.5μm以下)、中波長赤外線ランプ(波長:2.5〜25μm)、遠赤外線ランプ(波長:25μm以上)から適宜選択すればよい。
まず、表面が清浄面とされたガラス基材からなる被処理体13を支持手段12に載置し、この被処理体13を支持手段12ごと開口部11aから成膜室11の内部へ搬入し、所定の位置に保持する。
次いで、第一加熱手段15を用いて被処理体13を上方(成膜面側)から加熱し、被処理体13の表面温度を成膜に必要な温度範囲に保持する。
その際に、支持手段12も第一加熱手段15により赤外線照射を受けるので、この赤外線を高効率で吸収して発熱し、被処理体13をを下方向から加熱することとなる。
第一加熱手段15による加熱とともに、支持手段12は下方(裏面側)から第二加熱手段18によっても加熱される。
なお、透明導電膜が成膜されたガラス基材からなる被処理体13は、支持手段12ごと、開口部11bから成膜室11の外部へ搬送され、所定位置に格納される。
前述した非特許文献に記載されているように、キャリアのプラズマ振動による反射が始まる周波数(プラズマ周波数)は、キャリア密度と誘電率を含む次式で表される。ここで、ωpはプラズマ周波数、nはキャリア密度、qはキャリアの電荷、εは誘電率、m* はキャリアの有効質量、である。
以下では、上述した成膜装置や成膜方法を用いて熱線反射ガラスを作製し、その諸特性を評価した結果について説明するが、これら実験例は、本発明をより理解するために具体的になされたものであり、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
<FTO原料溶液の調製>
FTO膜の原料となる溶液は、塩化スズ(IV)五水和物(SnCl4・5H2O、分子量:350.60)0
.701gに対してエタノール30%水溶液10mlの割合で溶解し、これにフッ化アンモニウム0.592gの飽和水溶液を加え、この混合物を超音波にて約20分かけて溶解することにより調製した。
(実験例1)
被処理体13をなすガラス基材として耐熱ガラス基板を用い、成膜時の被処理体13の表面温度を、340℃を中心温度として290℃〜390℃の温度範囲で変動するように制御して、FTO膜を被処理体上に設けてなる熱線反射ガラス(試料A)を作製した。
その際、第一加熱手段15(15a、15b)として赤外線ランプを用い、被処理体13を上方から加熱することとした。また、温度の変動は、第一加熱手段15(15a、15b)にそれぞれ、ラインL1、L2を介して電力を供給する電源P1、P2を、被処理体13の温度を所定の範囲内で(周期的に)変動させる制御手段として用いた。さらに、第二加熱手段18としては、ホットプレート(HP)を設け、このホットプレート(HP)により支持手段12を介して被処理体13を間接加熱することとした。
そして、この耐熱ガラス基板の中央部及び四隅等、計8ヵ所に温度センサーを取り付け、加温中における耐熱ガラス基板の表面の温度分布を測定し、その平均値を基板表面温度とした。
被処理体13をなすガラス基材として耐熱ガラス基板を用い、成膜時の被処理体13の表面温度を、350℃を中心温度として300℃〜400℃の温度範囲で変動するように制御して、FTO膜を被処理体上に設けてなる熱線反射ガラス(試料B)を作製した。その他の成膜条件は実験例1と同様としてFTO膜を被処理体上に形成し、試料Bとした。
被処理体13をなすガラス基材として耐熱ガラス基板を用い、成膜時の被処理体13の表面温度を、380℃を中心温度として330℃〜430℃の温度範囲で変動するように制御して、FTO膜を被処理体上に設けてなる熱線反射ガラス(試料C)を作製した。その他の成膜条件は実験例1と同様としてFTO膜を被処理体上に形成し、試料Cとした。
被処理体13をなすガラス基材として耐熱ガラス基板を用い、成膜時の被処理体13の表面温度を、420℃を中心温度として380℃〜460℃の温度範囲で変動するように制御して、FTO膜を被処理体上に設けてなる熱線反射ガラス(試料D)を作製した。その他の成膜条件は実験例1と同様としてFTO膜を被処理体上に形成し、試料Dとした。
被処理体13をなすガラス基材として耐熱ガラス基板を用い、成膜時の被処理体13の表面温度を、380℃一定となるように固定した。その他の成膜条件は実験例1と同様としてFTO膜を被処理体上に形成し、試料Eとした。
動するように制御した。
スパッタ法により形成されたITO膜をガラス基材上に設けてなる熱線反射ガラス(市販品)を試料Fとした。
(比較例2)
CVD法により形成されたFTO膜をガラス基材上に設けてなる熱線反射ガラス(市販品)を試料Gとした。
図2より、以下の点が明らかとなった。
(1)成膜中に被処理体の温度を変動させてFTO膜を設けた試料Dは、温度を一定に保持した試料Eに比べて、波長2,000nmにおける反射率が増加する。
(2)成膜中に被処理体の中心温度を低くするほど、波長2,000nmにおける反射率が著しく増加する(試料A〜D)。最も中心温度が高い試料Dであっても、CVD法により形成されたFTO膜をガラス基材上に設けてなる熱線反射ガラス(試料G)の3倍程度の反射率が得られる。試料Cでは、1,500nm以上の全域に亘って大幅に反射率が向上し、波長2,000nmにおける反射率は試料Gの5倍を越える。また、最も中心温度が低い試料Aや2番目に中心温度が低い試料Bの場合、スパッタ法により形成されたITO膜をガラス基材上に設けてなる熱線反射ガラス(試料F)をも上回る反射率が得られる。
表2には、図4の結果と、これと同様にして、他の各試料B〜Dについても、加熱後30分経過した時点におけるα点およびβ点の表面温度を調べた結果とを、纏めて示した。
したがって、以上の結果から、本発明によれば、少なくとも1,500〜2,500nmの波長域からなる近赤外線に対して優れた熱線反射性能を有する熱線反射ガラスが得られることが確認された。
なお、比較のために、試料G[CVD法により形成されたFTO膜をガラス基材上に設けてなる熱線反射ガラス(市販品)]についても同様の評価を行い、表3に併記した。
Claims (7)
- ガラス部材からなる被処理体の一方又は両方の面に、波長2000nmの近赤外線に対して30%以上の反射率を有するフッ素添加酸化スズ膜からなる透明導電体を配したことを特徴とする熱線反射ガラス。
- 前記透明導電体は、0.2以上のキャリア密度を有することを特徴とする請求項2に記載の熱線反射ガラス。
- スプレー熱分解法により被処理体の一面上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記被処理体を載置する支持手段と、前記被処理体の一面に向けて、前記薄膜の原料溶液からなるミストを噴霧する吐出手段と、前記被処理体の上下いずれか一方または上下双方に配設され、前記被処理体を電磁波により加熱する1つ以上の加熱手段と、前記加熱手段を制御して前記被処理体の温度を所定の範囲内で変動させる制御手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする成膜装置。 - 前記加熱手段として赤外線を放射する1つ以上の光源を用い、前記機構は該光源の強度を変化させることを特徴とする請求項3に記載の成膜装置。
- スプレー熱分解法により被処理体の一面上に薄膜を形成する成膜方法であって、
支持手段に載置された前記被処理体の一面に向けて、前記薄膜の原料溶液からなるミストを吐出手段から噴霧する際に、前記被処理体を所定の温度範囲で変動させながら、該被処理体上に前記薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。 - 前記変動の温度範囲は、240〜450℃であることを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。
- 前記変動は周期的に行い、その周期範囲は、2〜200秒/サイクルであることを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。
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