JPH07333423A - 選択透過膜 - Google Patents
選択透過膜Info
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- JPH07333423A JPH07333423A JP6126375A JP12637594A JPH07333423A JP H07333423 A JPH07333423 A JP H07333423A JP 6126375 A JP6126375 A JP 6126375A JP 12637594 A JP12637594 A JP 12637594A JP H07333423 A JPH07333423 A JP H07333423A
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- JP
- Japan
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- film
- titanium oxide
- glass
- permselective membrane
- rays
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
- C03C17/23—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
- C03C2217/21—Oxides
- C03C2217/212—TiO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐候性に優れ、安価で容易に製膜できる選択
透過膜を提供する。 【構成】 可視光に対して透明で、紫外光を吸収し、赤
外光を反射する選択透過膜２が、酸素欠損のアナターゼ
構造を有する酸化チタンで構成されている。
透過膜を提供する。 【構成】 可視光に対して透明で、紫外光を吸収し、赤
外光を反射する選択透過膜２が、酸素欠損のアナターゼ
構造を有する酸化チタンで構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のウィンドウガラ
スや建築物の窓ガラスなどに設けられる選択透過膜に係
わり、さらに詳しくはその材料に関するものである。
スや建築物の窓ガラスなどに設けられる選択透過膜に係
わり、さらに詳しくはその材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の膜においては、例えば特開
昭５１−１５０５０７号公報に示されているように、ア
ルミニウムなどの金属薄膜の赤外線反射機能を利用した
もの、特開昭５９−１４８６５４号公報に示されている
ように、酸化ジルコニウムなどの高屈折率物質と二酸化
珪素などの低屈折率物質を積層して光学干渉によって熱
線を反射するもの、特開昭５８−１２８５７号公報に示
されているように、酸化インジウムなどの透明導電材料
の選択透過性を利用したものなどがあった。
昭５１−１５０５０７号公報に示されているように、ア
ルミニウムなどの金属薄膜の赤外線反射機能を利用した
もの、特開昭５９−１４８６５４号公報に示されている
ように、酸化ジルコニウムなどの高屈折率物質と二酸化
珪素などの低屈折率物質を積層して光学干渉によって熱
線を反射するもの、特開昭５８−１２８５７号公報に示
されているように、酸化インジウムなどの透明導電材料
の選択透過性を利用したものなどがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属薄
膜は耐候性が劣り、保護膜を設けなければ赤外線反射機
能が劣化してしまう。また、膜厚を非常に薄くしなけれ
ば可視光での透明性が低下する。光学干渉膜は各積層膜
での屈折率と膜厚の制御が厳密であり、製膜工程が複雑
である。さらに透明導電材料は特性的には優れている
が、材料が高価であるなどの問題点を有していた。
膜は耐候性が劣り、保護膜を設けなければ赤外線反射機
能が劣化してしまう。また、膜厚を非常に薄くしなけれ
ば可視光での透明性が低下する。光学干渉膜は各積層膜
での屈折率と膜厚の制御が厳密であり、製膜工程が複雑
である。さらに透明導電材料は特性的には優れている
が、材料が高価であるなどの問題点を有していた。
【０００４】本発明は、上記従来品が持っていた低い耐
候性、複雑な製膜工程、高価な材料といった欠点を解決
し、以て耐候性に優れた安価な材料を用い、簡単な工程
によって製膜できる選択透過膜を提供することを目的と
する。
候性、複雑な製膜工程、高価な材料といった欠点を解決
し、以て耐候性に優れた安価な材料を用い、簡単な工程
によって製膜できる選択透過膜を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するため、紫外光を吸収し、安価で耐候性に優れた
材料である酸化チタンを用い、膜中に積極的に酸素欠損
を生成することで、ＴｉＯ2-x 単層で熱線反射機能を持
たせて製膜工程を簡略化した、選択透過膜を得る。
達成するため、紫外光を吸収し、安価で耐候性に優れた
材料である酸化チタンを用い、膜中に積極的に酸素欠損
を生成することで、ＴｉＯ2-x 単層で熱線反射機能を持
たせて製膜工程を簡略化した、選択透過膜を得る。
【０００６】
【作用】ここでいう選択透過とは、０．３〜２．４μｍ
の波長領域を持つ太陽光のうち、人間の目が感じること
のできる可視光である０．３８〜０．７８μｍの波長領
域の光は透過することで透明性を保ち、食品・繊維等を
劣化させる可視光よりも波長の短い紫外光を吸収し、主
に熱エネルギーに変換されて温度上昇を伴う熱線と称さ
れる可視光よりも波長の長い赤外光を反射することであ
る。
の波長領域を持つ太陽光のうち、人間の目が感じること
のできる可視光である０．３８〜０．７８μｍの波長領
域の光は透過することで透明性を保ち、食品・繊維等を
劣化させる可視光よりも波長の短い紫外光を吸収し、主
に熱エネルギーに変換されて温度上昇を伴う熱線と称さ
れる可視光よりも波長の長い赤外光を反射することであ
る。
【０００７】このような選択透過膜を施した窓ガラスの
内側では、吸収によって紫外光を遮蔽して食品・繊維等
の劣化を防ぎ、外側からの熱線を外部に反射することに
より冷房効率が、内側での熱線を内部に反射することに
より暖房効率が上がり、省エネルギー化が図られる。
内側では、吸収によって紫外光を遮蔽して食品・繊維等
の劣化を防ぎ、外側からの熱線を外部に反射することに
より冷房効率が、内側での熱線を内部に反射することに
より暖房効率が上がり、省エネルギー化が図られる。
【０００８】波長の短い光（エネルギーの高い光）を吸
収するということは、光のエネルギーによって半導体の
価電子帯から伝導帯に電子が励起されるということであ
る。この電子を励起するための最低のエネルギー（吸収
される光の最も長い波長）は、価電子帯と伝導帯間のエ
ネルギーギャップ（バンドギャップ）に相当する。
収するということは、光のエネルギーによって半導体の
価電子帯から伝導帯に電子が励起されるということであ
る。この電子を励起するための最低のエネルギー（吸収
される光の最も長い波長）は、価電子帯と伝導帯間のエ
ネルギーギャップ（バンドギャップ）に相当する。
【０００９】本発明の酸化チタンのバンドギャップは約
３．５ｅＶ（０．３５〜０．３６μｍ）であり、紫外光
を吸収する。
３．５ｅＶ（０．３５〜０．３６μｍ）であり、紫外光
を吸収する。
【００１０】波長の長い光（振動数の低い電磁波）を反
射するということは、低い振動数に反応できるような、
復元力を殆ど受けない自由電子が膜中に存在するという
ことである。酸化チタンのような半導体材料では、熱励
起によって僅かの自由電子が存在する程度であるが、積
極的に酸素欠損を誘発することで、結合相手を持たない
チタンの余剰電子が自由電子として反射を担うことがで
きる。ところが、自由電子が反射できる光の波長は、自
由電子の濃度に依存し、膜中に自由電子が多量に存在す
ると、金属膜のように可視光領域の光も反射して膜が不
透明になる。従って、赤外光領域以上の波長の光だけを
反射するためには、膜中の自由電子の濃度を制御する必
要があり、余剰電子を放出しうる、酸素と結合していな
い金属チタンの存在比率ａは、 ０．０５≦ａ≦０．１５ とする必要があり、さらに好ましくは０．０５≦ａ≦
０．０９の範囲である。
射するということは、低い振動数に反応できるような、
復元力を殆ど受けない自由電子が膜中に存在するという
ことである。酸化チタンのような半導体材料では、熱励
起によって僅かの自由電子が存在する程度であるが、積
極的に酸素欠損を誘発することで、結合相手を持たない
チタンの余剰電子が自由電子として反射を担うことがで
きる。ところが、自由電子が反射できる光の波長は、自
由電子の濃度に依存し、膜中に自由電子が多量に存在す
ると、金属膜のように可視光領域の光も反射して膜が不
透明になる。従って、赤外光領域以上の波長の光だけを
反射するためには、膜中の自由電子の濃度を制御する必
要があり、余剰電子を放出しうる、酸素と結合していな
い金属チタンの存在比率ａは、 ０．０５≦ａ≦０．１５ とする必要があり、さらに好ましくは０．０５≦ａ≦
０．０９の範囲である。
【００１１】また、膜のシート抵抗ρ（Ω／□）は膜中
の自由電子濃度と移動度に依存し、酸化チタンにおいて
赤外光領域以上の波長の光だけを反射するためには、 １×１０3 ≦ρ≦１×１０4 でなければならず、好ましくは１×１０3 ≦ρ≦４×１
０3 の範囲である。
の自由電子濃度と移動度に依存し、酸化チタンにおいて
赤外光領域以上の波長の光だけを反射するためには、 １×１０3 ≦ρ≦１×１０4 でなければならず、好ましくは１×１０3 ≦ρ≦４×１
０3 の範囲である。
【００１２】さらに、可視光での透明性を保つためには
膜厚はあまり厚くできず、赤外光での反射率を高めるた
めには膜厚はあまり薄くできない。従っての膜厚ｔ（μ
ｍ）としては、 ０．０１≦ｔ≦１０．０ が望ましく、好ましくは０．５≦ｔ≦５の範囲である。
膜厚はあまり厚くできず、赤外光での反射率を高めるた
めには膜厚はあまり薄くできない。従っての膜厚ｔ（μ
ｍ）としては、 ０．０１≦ｔ≦１０．０ が望ましく、好ましくは０．５≦ｔ≦５の範囲である。
【００１３】
【実施例】酸化チタンの結晶形態にはアナターゼ、ブル
ーカイトならびにルチルの３種類があり、ルチルは最も
安定な結晶形である。アナターゼとルチルの物理的性質
を比較すれば下記の通りである。 アナターゼ形 ルチル形 結晶系 正方晶系 正方晶系 比 重 ３．８４ ４．２６ 屈折率 ２．５２ ２．７１ モース硬さ 5.5 〜６ ６〜７ 誘電率 ３１ １１４ 融 点 700 〜1000℃で １６４０℃ ルチルに転移 次に具体的な製造方法について図１を用いて説明する。
透明なガラス基板１上にマグネトロンスパッタリング法
で酸化チタン薄膜２を製膜した。スパッタリング条件
は、５×１０-6Ｔｏｒｒ以下まで排気した真空槽内に、
アルゴンに１．８％の酸素を混合したガスを、真空槽内
が５×１０-3Ｔｏｒｒとなる流量導入し、金属チタンを
ターゲットとして１．０ｋＷのＲＦ電力を投入して製膜
した。基板温度は室温、膜厚は０．２μｍとした。この
膜の結晶構造は、Ｘ線回折パターンよりアナターゼ構造
のＴｉＯ2 がメインであった。また、膜中の酸素と結合
していない金属チタンの存在比率は、ＸＰＳ分析により
０．０７であった。膜のシート抵抗は、４探針法により
２×１０3 （Ω／□）であった。
ーカイトならびにルチルの３種類があり、ルチルは最も
安定な結晶形である。アナターゼとルチルの物理的性質
を比較すれば下記の通りである。 アナターゼ形 ルチル形 結晶系 正方晶系 正方晶系 比 重 ３．８４ ４．２６ 屈折率 ２．５２ ２．７１ モース硬さ 5.5 〜６ ６〜７ 誘電率 ３１ １１４ 融 点 700 〜1000℃で １６４０℃ ルチルに転移 次に具体的な製造方法について図１を用いて説明する。
透明なガラス基板１上にマグネトロンスパッタリング法
で酸化チタン薄膜２を製膜した。スパッタリング条件
は、５×１０-6Ｔｏｒｒ以下まで排気した真空槽内に、
アルゴンに１．８％の酸素を混合したガスを、真空槽内
が５×１０-3Ｔｏｒｒとなる流量導入し、金属チタンを
ターゲットとして１．０ｋＷのＲＦ電力を投入して製膜
した。基板温度は室温、膜厚は０．２μｍとした。この
膜の結晶構造は、Ｘ線回折パターンよりアナターゼ構造
のＴｉＯ2 がメインであった。また、膜中の酸素と結合
していない金属チタンの存在比率は、ＸＰＳ分析により
０．０７であった。膜のシート抵抗は、４探針法により
２×１０3 （Ω／□）であった。
【００１４】０．２〜２．６μｍの波長領域における透
過率、反射率スペクトルを図２に示す。図から分かるよ
うに、可視光領域である０．３８〜０．７８μｍでは透
過率が高く反射率は低い。赤外光領域である０．７８μ
ｍ以上では透過率が低く反射率が高い。また、紫外光領
域である０．３８μｍ以下では吸収により透過率が低
い。従って、この膜は熱線反射機能を有する良好な選択
透過膜である。
過率、反射率スペクトルを図２に示す。図から分かるよ
うに、可視光領域である０．３８〜０．７８μｍでは透
過率が高く反射率は低い。赤外光領域である０．７８μ
ｍ以上では透過率が低く反射率が高い。また、紫外光領
域である０．３８μｍ以下では吸収により透過率が低
い。従って、この膜は熱線反射機能を有する良好な選択
透過膜である。
【００１５】比較例として、製膜時の導入ガスの酸素混
合比率を２％として金属チタンの存在比率を０．０４と
したものの透過率、反射率スペクトルを図３に、酸素混
合比率を１．５％として金属チタンの存在比率を０．１
７としたものの透過率、反射率スペクトルを図４に示
す。
合比率を２％として金属チタンの存在比率を０．０４と
したものの透過率、反射率スペクトルを図３に、酸素混
合比率を１．５％として金属チタンの存在比率を０．１
７としたものの透過率、反射率スペクトルを図４に示
す。
【００１６】図３から分かるように、金属チタンの存在
比率が０．０５以下では、熱線反射機能のない透明な酸
化チタンとなって干渉パターンしか現れない。
比率が０．０５以下では、熱線反射機能のない透明な酸
化チタンとなって干渉パターンしか現れない。
【００１７】また、図４から分かるように、金属チタン
の存在比率が０．１５以上では金属膜に近い状態とな
り、可視光領域で不透明となる。従って、金属チタンの
存在比率を０．０５〜０．１５の範囲に規制することに
より、良好な熱線反射機能を有する選択透過膜を得るこ
とができる。
の存在比率が０．１５以上では金属膜に近い状態とな
り、可視光領域で不透明となる。従って、金属チタンの
存在比率を０．０５〜０．１５の範囲に規制することに
より、良好な熱線反射機能を有する選択透過膜を得るこ
とができる。
【００１８】なお、薄膜の作製法としては、気相法であ
るスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の他、浸
漬、スプレー、塗布等の湿式法も可能である。
るスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の他、浸
漬、スプレー、塗布等の湿式法も可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
以下の効果を奏する。
以下の効果を奏する。
【００２０】（１）安定な材料である酸化チタンを使用
するため、耐候性が良好である。
するため、耐候性が良好である。
【００２１】（２）安価な材料である酸化チタンを使用
するため、コストが低減できる。
するため、コストが低減できる。
【００２２】（３）酸化チタン単層で選択透過性がある
ため、製膜工程の短縮化が図れ、作業性が極めてよい。
ため、製膜工程の短縮化が図れ、作業性が極めてよい。
【図１】本発明の実施例に係る選択透過膜を形成したガ
ラス基板の断面図である。
ラス基板の断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る選択透過膜の透過率、反
射率の特性図である。
射率の特性図である。
【図３】比較例に係る選択透過膜の透過率、反射率の特
性図である。
性図である。
【図４】比較例に係る選択透過膜の透過率、反射率の特
性図である。
性図である。
１ ガラス基板 ２ 酸化チタン薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０６Ｂ 9/24 Ａ
Claims (5)
- 【請求項１】 可視光に応じて透明で、紫外光を吸収
し、赤外光を反射する選択透過膜が、酸素欠損のアナタ
ーゼ構造を有する酸化チタンで構成されていることを特
徴とする選択透過膜。 - 【請求項２】 請求項１において、前記酸化チタンＴｉ
Ｏ2-x のｘ値が、 ０＜ｘ≦０．５ で、膜中に含まれる酸素と結合しない金属Ｔｉの存在比
率ａが、 ０．０５≦ａ≦０．１５ であることを特徴とする選択透過膜。 - 【請求項３】 請求項１または２において、選択透過膜
のシート抵抗ρ（Ω／□）が、 １×１０3 ≦ρ≦１×１０4 であることを特徴とする選択透過膜。 - 【請求項４】 請求項１ないし３の何れかにおいて、選
択透過膜の膜厚ｔ（μｍ）が、 ０．０１≦ｔ≦１０．０ であることを特徴とする選択透過膜。 - 【請求項５】 請求項１ないし４の何れかにおいて、前
記選択透過膜がガラス板上に形成されていることを特徴
とする選択透過膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126375A JPH07333423A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 選択透過膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126375A JPH07333423A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 選択透過膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333423A true JPH07333423A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14933619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126375A Pending JPH07333423A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 選択透過膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07333423A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507618A (ja) * | 2003-10-07 | 2007-03-29 | デポジション・サイエンシイズ・インコーポレイテッド | ルチル型二酸化チタンを高速で堆積させるための装置及び方法 |
| EP2243750A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-27 | Schott AG | Transparente Glas- oder Glaskeramikscheibe mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht |
| JP2011102821A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Nitto Denko Corp | 偏光板および画像表示装置 |
| JP2012066985A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Schott Ag | 赤外線放射を反射する層を有する透明ガラス又はガラスセラミック製窓ガラス |
| CN102723374A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 苏州嘉言能源设备有限公司 | 太阳能电池用减反射膜 |
| US8861077B2 (en) | 2010-04-14 | 2014-10-14 | Nitto Denko Corporation | Polarizing plate having ultraviolet shielding layer containing inorganic fine particles and image display apparatus comprising the same |
| CN113314672A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-27 | 江苏科技大学 | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6052939U (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | 紫外線遮断膜を有するガラス板 |
| JPH05107403A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Asahi Glass Co Ltd | 導電性高屈折率膜及び帯電防止低反射膜及びこれらの製造方法 |
| JPH05213632A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-08-24 | Asahi Glass Co Ltd | 熱処理被覆ガラスの製造方法 |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP6126375A patent/JPH07333423A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| EP2243750A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-27 | Schott AG | Transparente Glas- oder Glaskeramikscheibe mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht |
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| CN102723374A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 苏州嘉言能源设备有限公司 | 太阳能电池用减反射膜 |
| CN113314672A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-27 | 江苏科技大学 | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030610 |