JPH05193995A - 傾斜屈折率を有する虹色防止被覆透明嵌込み窓ガラス物品 - Google Patents

傾斜屈折率を有する虹色防止被覆透明嵌込み窓ガラス物品

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JPH05193995A
JPH05193995A JP4163091A JP16309192A JPH05193995A JP H05193995 A JPH05193995 A JP H05193995A JP 4163091 A JP4163091 A JP 4163091A JP 16309192 A JP16309192 A JP 16309192A JP H05193995 A JPH05193995 A JP H05193995A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 虹色防止層及び光学的機能性層の厚さ及び屈
折率の変動に許容性のある虹色防止層を有する透明な嵌
込み窓ガラス物品。 【構成】 実質的に透明な基体と、その表面上にある実
質的に透明な被覆とからなり、前記被覆が光学的機能性
層及び前記基体表面と前記光学的機能性層との間に位置
する虹色防止層とを有し、その虹色防止層が、基体表面
の直ぐ上にある前記基体の屈折率より大きな屈折率を有
する第一高屈折率領域、前記第一高屈折率領域の直ぐ上
にある前記第一高屈折率領域の屈折率より小さな屈折率
を有する第一低屈折率領域、及び前記第一低屈折率領域
の直ぐ上にある前記第一低屈折率領域の屈折率より大き
な屈折率を有する第二高屈折率領域を有し、然も、前記
虹色防止層の屈折率が前記領域の少なくとも一つで前記
基体表面からの距離と共に実質的に連続的に変化してい
る実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、嵌込み窓ガラス(glazi
ng)等の用途の如きガラス及び他の透明基体上に用いる
のに特に適した虹色防止(anti-iridescent)被覆に関す
る。特に本発明は、基体表面の上で、光学的機能性層の
下に多領域虹色防止層を与える。本発明は、更にそのよ
うな構造体を製造する方法を与える。
【0002】
【従来の技術】ガラス及び同様な透明基体に透明な膜を
被覆し、透過性、反射性、電気伝導性等の如き光学的性
質を与えるか又は変化することができることはよく知ら
れている。そのような被覆の特に重要な商業的用途に
は、例えば赤外線反射性、低輻射率、及び太陽エネルギ
ー(solar load)減少性等が含まれる。太陽エネルギー制
御用途として、例えば、そのような被覆は嵌込み窓ガラ
ス板を通過する非可視波長の太陽エネルギーの量を減少
させ、建物、自動車等内の空調負荷を減少させる。低輻
射率嵌込み窓ガラス用途では、そのような被覆は、嵌込
み窓ガラス板を通る暖められた建物内部から赤外線が失
われるのを減少させることにより、寒冷地での建物の暖
房負荷を減少させる。例えば、典型的には、ガラス及び
他の透明材料に、赤外線を反射させるための酸化錫、酸
化インジウム、又は錫酸カドミウムの如き透明半導体膜
を被覆することができる。これらの同じ材料及び他の材
料の被覆も電気を伝導し、窓、特に自動車、飛行機等の
窓を加熱して曇りや氷を除去するための抵抗加熱器とし
て用いられる。
【0003】そのような被覆を有する基体は虹色、即ち
着色反射光を示し、透過光でも僅かに色を示すことがあ
ることはよく知られた問題である。そのような虹色は干
渉現象の結果であると一般に考えられており、その場
合、被覆の外面で部分的に反射した或る波長の光が、基
体の被覆の内面から反射したその波長の光と位相がず
れ、一方、別の波長の反射光では波長が合い、干渉して
強くなる。与えられた波長の反射光が干渉して弱くなる
か又は強くなる程度は、波長及び被覆の光学的厚さの関
数である。
【0004】約1μより薄く、特に約0.75μより薄い被
覆に典型的に伴われる虹色効果は、多くの建築、自動
車、及び他の用途で美的に許容出来ないものである。実
際、干渉色は、多くの商業的用途でかなり実際的に重要
な厚さ範囲である0.1 〜1.0 μの厚さ範囲の被覆で起き
る。例えば、現在商業的に製造されている被覆した嵌込
み窓ガラス板の大部分は、約0.1 〜1.0 μの厚さ範囲の
被覆を有し、それは特に反射日光で顕著な虹色を示す。
虹色の存在は、一般に多くの嵌込み窓ガラス用途でエネ
ルギー効率の大きい被覆ガラスを使用すること、潜在的
エネルギー保存性によりその利用コストが有効になるで
あろうと言う事があるにも拘わらず、妨げるものと一般
に考えられている。更に、被覆の厚さの均一性が欠けて
いると、時々縞模様と呼ばれている1枚のガラスに多重
色の外観を生ずる結果になり、屡々嵌込み窓ガラスユニ
ットを可視的に許容出来ないものにする。
【0005】ガラス又は同様な基体上のそのような膜被
覆から可視干渉色を減少させる既知の一つの方法は、被
覆の厚さを1μより大きく増大することである。しか
し、厚い被覆は製造するのに一層費用がかかり、一層多
くの反応物及び長い付着時間を必要とする。更に、それ
らは熱応力の結果として亀裂が入り易い傾向を有する。
干渉色を減少させる別の方法には、基体表面と光学的機
能性被覆との間に下層被覆を使用することが含まれる。
例えば、3,000 〜4,000 Åの厚さのフッ素ドープ酸化錫
の低輻射率被覆に対する既知の着色抑制下地被覆は、ガ
ラス基体と外側被覆との間のSi−O−C中間層から本
質的になる。中間層は基体と外側被覆の中間的屈折率を
有し、約700 Åの厚さを有する。
【0006】ゴールドン(Gordon)による米国特許第4,44
0,822 号明細書には、暖められた建物のガラス領域を通
る赤外線による熱損失は、被覆されていない窓を通る熱
損失の約半分になると言われている。被覆したガラスに
虹色が見えることは、その使用を妨げる主な理由になる
と言われている。ゴールドンの米国特許は、ガラスが、
そのガラスと被覆との間に連続的に変化する屈折率を持
つ中間層を有する赤外線反射性材料の被覆を有する透明
ガラス窓構造体に関する。中間層の屈折率は、基体とそ
の中間層の界面での低い値から、赤外線反射性被覆との
界面での高い値まで連続的に増大すると言われている。
例えば、その特許の第5図には、酸化錫と酸化珪素から
なる下層を示し、その場合、錫の相対的割合、従って屈
折率が、両方共ガラス表面からの距離と共に増大する。
屈折率はガラス表面での約1.5 から、赤外線反射性材料
の厚膜被覆との界面での約2.0 まで増大する。基体と被
覆との間に、二つの境界での値の間で屈折率が変化する
変動屈折率層を挿入することにより虹色の着色を低い水
準に減少させることは、「建築被覆の設計の原理」(Pri
nciples of Design of Architectural Coatings,) APPL
IED OPTICS, Vol.22, No.24, pp. 4127-4144 (15 Decem
ber, 1983)に示唆されている。
【0007】他の方法も示唆されてきた。ゴールドンに
よる米国特許第4,308,316 号、及びゴールドンによる米
国特許第4,187,336 号(ゴールドンの第4,308,316 号の
分割)の明細書には、ガラスの上で、酸化錫の厚膜被覆
の下に単層及び二層の下地被覆が虹色を減少させるもの
として教示されている。ガラスと半導体被覆との間の一
つ以上の透明材料層は、ガラスとその半導体の屈折率の
中間の屈折率を有すると言われている。これらの特許に
より教示されている二重中間層には、低い屈折率を有す
るガラスに最も近い第一内層及び比較的大きな屈折率を
有する半導体被覆に近い第二内層を含み、両方の値は直
ぐ上で述べたようにガラスと被覆との屈折率値の中間に
ある。
【0008】ゴールドンによる米国特許第号4,419,386
、及びゴールドンによる第4,377,613 号(ゴールドン
による第4,419,386 号の分割)の明細書では、虹色を減
少させるために、ガラス基体と紫外線反射性被覆との間
に中間層を入れている。中間層は、ゴールドンによる前
記米国特許第4,187,336 号明細書に記載されているもの
と同様であるが、屈折率の順序が逆である。即ち、ガラ
スから遠い内層は低い屈折率を有するが、ガラスに近い
内層高い屈折率を有する。順序を逆にすることにより、
一層薄い層を用いて色の抑制を達成することが特許請求
されている。
【0009】窓の被覆にとって色の特性が重要であるこ
とは、「蒸着Sn−ドープIn23膜:基本的光学的性
質及びエネルギー効果性窓への応用」(Evaporated Sn-D
opedIn2O3 Films: Basic Optical Properties and Appl
icarions to Energy-Efficient Windows), J. Appl. Ph
ys. 60 (11) pp. 123-159でも認識されている。その文
献の .C節には、虹色を著しく減少させるための反射
防止処理が論じられいる。初期の酸化物型窓被覆は虹色
で悩まされており、希望の低い熱放射性を得るのに必要
な膜厚よりも遥かに大きな膜厚を製造業者が使用するよ
うになっていたことが記述されている。これは材料の利
用性及び処理時間に関して非効率的であることが認めら
れている。スパッターによるオキシフッ化アルミニウム
の反射防止被覆が言及されている。
【0010】ゴールドンの特許の下地被覆の幾つかを含
めた多くのそのような既知の虹色防止下地被覆は、曇り
の問題を与えている。特にゴールドンの特許のあるもの
には、開示された被覆の多くが通常の窓ガラスに用いら
れた時、かなりの曇り又は散乱光を示すことが認められ
ている。この欠点を直すため、ゴールドンはガラス基体
表面上にSiO2 の如き低屈折率材料の層を先ず付着さ
せることを奨めている。この目的のためにSi34 及び
GeO2 も示唆されている。特に、もし最初の層が、例
えば、SnO2 を含めた多量の材料を含むと、「曇りが
形成され易くなる」ことが明確に述べられている。
【0011】ゴールドンの特許及び他の教示で示唆され
ている虹色防止下地被覆に関する別の問題は、それらが
中間層の厚さに敏感なことである。特に、虹色防止効果
度は、正確な厚さ範囲内で極めて均一な厚さを持つ中間
層を付着させることに強く依存している。例えば、米国
特許第4,187,336 号明細書には、或る単一層の下地被覆
の屈折率の±0.02の変化、又は厚さの±10%の変化で、
色飽和値を観察可能な値に上昇させるのに充分であるこ
とが示唆されている。工業的規模で被覆基体を製造する
場合、或る場合にはそのような狭い範囲内の被覆の付着
を保証することは困難である。許容可能な一層広い厚さ
変動を持てるように、或る二重中間層系がゴールドンに
より示唆されている。膜厚変動を高度に許容出来る被覆
系は商業的及び経済的に望ましいものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、本発明の少なくとも或る好ましい態様として、パラ
メーターの偏差、特に虹色防止中間層及び光学的機能性
被覆(低輻射率被覆、太陽エネルギー調節被覆等)の両
方の厚さ及び屈折率の偏差に対し許容性のある虹色防止
層を有する被覆を持つ実質的に透明な嵌込み窓ガラス物
品を与えることである。特に、本発明の目的は、工業的
実施で丈夫な実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品及びそ
の製造方法を与えることにある。特に、本発明の目的
は、少なくとも或る好ましい態様として、現在利用可能
な製造方法及び装置を用いて容易に達成できる許容範囲
を有する製造工程明細及び製品であるそのような嵌込み
窓ガラス物品を与えることである。本発明のこれら及び
他の目的は、次の開示及び記載から一層よく理解される
であろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様に従
い、実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品は、実質的に透
明な被覆を表面上に有する基体からなる。基体は実質的
に透明なガラス又はプラスチック等である。被覆は、光
学的機能性層及び基体と、その光学的機能性層との間に
ある虹色防止層からなる。下で更に論ずるように、光学
的機能性層は、例えば、低輻射率、太陽エネルギー制
御、電気伝導性、赤外線反射性、紫外線反射性等の如き
一つ以上の機能性を与える。虹色防止層は、光学的機能
性層よりも薄く、それがないと一番上の被覆により起こ
される虹色を実質的に減少又は除く。干渉色は、虹色防
止層により抑制又は除去され、無色の被覆又は実質的に
均一で弱い全体的色を持つ被覆にすることができる。後
者の条件は、美的理由から或る好ましい用途で特に有利
である。
【0014】虹色防止層は、基体表面の直ぐ上の第一領
域では基体の屈折率より大きい傾斜屈折率を有する。次
に虹色防止層の屈折率は、その高屈折率領域に直ぐ続く
低屈折率領域で低下する。その低屈折率領域に直ぐ続く
第二高屈折率領域では再び屈折率は高くなり、従って、
低屈折率領域は二つの高屈折率領域の間に挟まれてい
る。虹色防止層の屈折率は、前記領域の少なくとも一つ
で基体表面からの距離と共に実質的に連続的に変化す
る。従って、第一高屈折率領域の屈折率は、それが少な
くともそれらの間の界面の所で高くなっていると言う意
味で、基体の屈折率よりも大きいことは分かるであろ
う。同様に、第一低屈折率領域の屈折率は、少なくとも
それらの界面の所の第一高屈折率領域の屈折率よりも低
い。第二高屈折率領域の屈折率は、第一低屈折率領域の
屈折率よりも、少なくともそれらの界面の所では大き
い。
【0015】虹色防止層の個々の領域のいずれも、実質
的に一定の屈折率を有するか、又はその厚さの一部分に
対して一定で、残りの厚さ部分で傾斜している屈折率を
持っていてもよい。更に、連続した二つ以上の領域が一
緒になって傾斜屈折率領域を形成していてもよい。虹色
防止層の二つ以上の領域が一緒になって傾斜屈折率領域
を形成する態様では、その中の屈折率は基体からの距離
と共に実質的に連続に変化する。そのような態様では、
傾斜屈折率領域内で一つの領域と他の領域との間に鋭い
境界面は存在しないであろう。第一低屈折率領域と第二
高屈折率領域とは一緒になって傾斜屈折率領域を形成し
ていてもよく、例えば、屈折率は最初第一高屈折率領域
との界面での値から減少し、次に或る点で、好ましくは
ほぼ真ん中の点で再び増大するようになっていてもよ
い。この種の別の態様として、第一低屈折率領域と第二
高屈折率領域とが一緒になって傾斜屈折率領域を形成
し、屈折率が第一高屈折率領域との界面での低い値(即
ち、第一高屈折率領域の屈折率よりも低い)から実質的
に連続的に増大していてもよい。第一高屈折率領域に近
いそのような傾斜屈折率領域の厚さのどの部分でも、第
一低屈折率領域として指定することができる。その場
合、第一高屈折率領域から遠い次の部分は、第二高屈折
率領域である。そのような態様では第一低屈折率領域
は、本発明の一般的原理に従い、高屈折率領域の間に挟
まれていると見做される。次の説明から、当業者には虹
色防止層の他の対又は組の連続的厚さ領域が単一の傾斜
屈折率領域として一緒にすることができる仕方を容易に
理解できるであろう。勿論、本発明の虹色防止層に、連
続的に変化する屈折率を有する別々に区別される多層領
域を用いてもよい。例えば、第一高屈折率領域及び第二
高屈折率領域は、夫々連続的に変化する屈折率を持って
いてもよく、それらの間に実質的に一定な屈折率を有す
る低屈折率領域を挟んでいてもよい。
【0016】下で更に詳細に論ずるように、本発明の一
つの好ましい態様では、屈折率が基体の表面の直ぐ上に
ある第一高屈折率領域では実質的に一定で、それに続き
屈折率が高屈折率領域の屈折率よりも低い最初の値から
増大する傾斜屈折率領域が存在する虹色防止層を用い
る。
【0017】本発明の第二の態様は、直ぐ上で述べた実
質的に透明な嵌込み窓ガラス物品を製造する方法に関す
る。特にそのような方法は、実質的に透明な基体上に第
一高屈折率領域を付着させ、次に第一低屈折率領域を付
着させ、次に第二高屈折率領域を付着させることからな
り、それらの領域の一つ以上が別々に又は一緒になって
傾斜屈折率領域を形成する。次に光学的機能性層をその
虹色防止層の上に付着させる。下で更に説明し記述する
ように、本発明の或る好ましい態様には、熱分解付着法
により前記付着を行うことが含まれる。
【0018】本発明は、多くの理由から被覆された嵌込
み窓ガラス物品の分野で大きな進歩を与えるものであ
る。最も注目すべきことは、或る好ましい態様として、
光学的機能性層及び虹色防止層の両方で膜の厚さ、膜厚
均一性、屈折率値等で自然に起きる変動に対し許容性の
ある製品及びそのような製品を製造する方法を与えるこ
とである。本発明の好ましい態様の実質的に透明な嵌込
み窓ガラス物品は、殆ど又は全く可視虹色を示さず、然
も、例えば、低輻射率、可視透過性、赤外線反射性、紫
外線反射性の如き望ましい光学的性質及び(又は)電気
伝導性を与える。本発明の虹色防止層は、そのような光
学的性質を与えるのに用いられる多くの商業的に重要な
被覆と両立することができる。或る好ましい態様に従っ
て、単一で均一な弱い認められる色又は無色の外観が与
えられる。これに関し、好ましい態様の虹色防止下地被
覆が多くの光学的機能性外側被覆について広い厚さ範囲
に亙って無色の外観を与えるのに有効であることは、本
発明の重要な利点であることに注意すべきである。本発
明は、これらの特徴及び利点を、好ましい態様として、
よく知られた容易に商業的に入手できる製造装置及び材
料を用いて与えることができることも、この工業的分野
の当業者によって認められるであろう。更に、理論によ
って拘束されたくはないが、そのような好ましい態様の
性能は、虹色防止層によって与えられるナトリウム抑制
によって改良されるものと考えられている。更に、上記
利点の幾つか又は全てが、被覆ガラス工業で現在用いら
れている製造方法と完全に両立することができる連続的
方法を使用することにより、本発明の或る好ましい態様
に従い達成することができる。現在利用可能な光学的予
測プログラムは、その幾つもの方式が被覆ガラス工業の
当業者によく知られており、市販されているが、本発明
の虹色防止層の種々の領域について最適の厚さ及び屈折
率を決定するのに容易に用いることができる。
【0019】低屈折率領域が高屈折率領域の間に挟まれ
ていることは、本発明の嵌込み窓ガラス物品の虹色防止
層の極めて重要な特徴である。理論によって拘束された
くはないが、本発明の重要な特徴は、少なくとも一つに
はこの重要な特徴から得られるものと考えられる。特
に、その工業的耐性、即ち膜厚屈折率等の如きパラメー
ターの変動に対する許容性は、少なくとも一つにはこの
高/低/高屈折率サンドイッチ構造によるものと考えら
れる。
【0020】本発明の更に別の利点及び特徴は、図面に
関連して下に記載する或る好ましい態様についての詳細
な記述から一層よく理解できるであろう。
【0021】〔好ましい態様についての詳細な記述〕時
々光学的機能性層を「最上面被覆」等としてここで言及
するが、それは記述及び理解を容易にするためであり、
特に光学的機能性層が一番上の位置にある単一膜として
例示されている図面に関連して取られたものであること
を理解されたい。しかし、光学的機能性層を大気に曝さ
れる層又はさもなければ必然的に一番上の位置を占める
層に限定するものではない。例えば、本発明の付加的層
をもつ或る態様では、例えば保護層で光学的機能性層を
覆ってもよい。他の態様として、被覆表面を嵌込み窓ガ
ラス物品の第二の層として積層してもよい。
【0022】本発明の虹色防止下地被覆は、被覆された
基体に無色の外観を与えるように適用することができる
と共に、別法として、嵌込み窓ガラス物品に目に見える
が単一で実質的に均一なぼやけた色を与えるように適用
することができる。本発明の開示に基づき、最終的製品
の他の光学的特徴及び性質を決定すると共に、これらの
結果の一方又は他方を達成するための屈折率及び膜の厚
さの選択は、当業者により経験的に容易に決定すること
ができ、例えば、市販の光学的予測ソフトウェアープロ
グラムを用いることにより容易に決定することができ
る。そのようなプログラムは、典型的には市販コンピュ
ーター装置で行われるが、最適の最終的商業的製品に非
常に近いものを極めて得易くすることがよく知られてい
る。典型的には、個々の層の厚さ及び屈折率によって分
類された一定の嵌込み窓ガラス物品の光学的性質を表し
たグラフを用いて、最適膜積層体設計の領域を決定する
ことができる。特にそのようなグラフによる表現は、本
発明の工業的に耐性のある膜積層体設計を容易に決定す
るのに役立たせることができる。即ち、その性能の設計
は、被覆した嵌込み窓ガラス物品の工業的製造中、正常
な膜の厚さ、屈折率、及び他の因子の変動を許容するこ
とができる。
【0023】図面は、実際の大きさを示すものではな
く、明確な例示及び図面を理解し易くするため、膜の厚
さはガラス基体に対し非常に誇張して描かれていること
を認識すべきである。特に第1図に関し、実質的に透明
な嵌込み窓ガラス10は、上の表面16上に被覆14を有する
ガラス基体12を持つものとして示されている。ガラス基
体12は、約1.5 の屈折率を有するソーダ・石灰・ガラス
であるのが好ましい。例えば、嵌込み窓ガラス物品は建
築嵌込み窓ガラス用などに用いるのに適合するであろ
う。ガラスに代わる基体も適用できるであろうが、熱分
解付着の如き被覆14を形成する或る方法は、或る別の基
体材料、例えば或るプラスチック基体に対しては不適切
になることを当業者は認めるであろう。被覆14は、基体
よりも大きな屈折率を有する光学的機能性層18を有す
る。層18は大気に曝されている。図1の好ましい態様に
従えば、その被覆の光学的機能性には、低輻射率、赤外
線反射性、及び紫外線反射性が含まれる。光学的機能性
層18は約2,000 〜10,000Åの厚さを有するのが好まし
い。光学的機能性層は一層好ましくは約2,000 〜5,000
Åの厚さ、最も好ましくは約3,500 〜4,000 Åの厚さを
有し、約1.7 〜2.5 、一層好ましくは約1.9 〜2.1 、最
も好ましくは約1.9 (550nm波長の光で測定して)の平均
屈折率(可視波長範囲に亙って)を有する。光学的機能
性層18にとってそのように好ましい材料には、例えば酸
化錫、フッ素をドープした酸化錫、及び適当な屈折率を
有する他の金属酸化物が含まれる。最も好ましい態様に
従えば、層18は1.9 の屈折率(平均)を有するフッ素を
ドープした酸化錫から本質的になる。そのような態様で
は、層18は実質的に透明であり、即ちそれは可視光線に
対して実質的に透明で(目的用途の範囲内で)ある。そ
れは太陽エネルギー調節のための赤外線反射性及び紫外
線反射性も与える。更に、それは良好な電気伝導度を有
し、従って、電気抵抗加熱等を含めた用途にも用いるこ
とができる。本発明の高/低/高屈折率サンドイッチ構
造は、特に或る明確な厚さ範囲、2500〜3000Å、3500〜
4000Å、及び4800〜5200Åのフッ素化酸化錫からなる光
学的機能性層の下で用いると特に効果である。厚さの変
動に対する許容性は、最初の二つの範囲のフッ素化酸化
錫の場合に特に良好である。フッ素化されていない酸化
錫に対しても、ほぼ同様な好ましい厚さ範囲が適用され
る。一般にここで用いられる「酸化錫」及び「Sn
2 」は、特に別に指示しない限り、フッ素化及び非フ
ッ素化酸化錫の両方を意味する。本発明のそのような好
ましい態様は、絶縁された嵌込み窓ガラスユニット及び
同様な用途で用いるのに特に有利である。絶縁された嵌
込み窓ガラスユニットには、隣接したガラス板の間に空
気間隙を有する多層ガラス板を有するものが含まれる。
2枚型嵌込み窓ガラスユニットでは、外側板の外側表面
を第一表面とし、その内側表面(即ち、空気間隙の方に
向いた表面)を第二表面とし、内部ガラス板の外側表面
(同じく空気間隙の方を向いている表面)を第三表面と
し、内部ガラス板の内側表面を第四表面とすると、その
ような好ましい態様による本発明の被覆は、寒い気候
(例えば、北部アメリカ)の所では第三表面上にあるの
が好ましく、暖かい気候(例えば、南部アメリカ)では
第二表面上にあるのが好ましいであろう。3枚型嵌込み
窓ガラスユニットでは、その被覆は暖かい気候の所で
は、第二表面上にあるのが好ましく、冷たい気候の所で
は第五表面(最も内側のガラス板の空気間隙側)上にあ
るのが好ましい。
【0024】本発明の別の極めて好ましい態様によれ
ば、嵌込み窓ガラス物品10は建築用嵌込み窓ガラスの目
的に適合し、被覆14は低輻射率被覆であり、その層18は
約3,500 〜4,000 Åの厚さを有するフッ素化酸化錫から
本質的になる。下に記載する好ましい虹色防止層に関連
して、得られる嵌込み窓ガラス物品は反射及び透過光の
両方で実質的に無色である。即ち、そのような嵌込み窓
ガラス物品で通常見られるような虹色は、被覆の光学的
性質を実質的に損なうことなく解消されている。特に、
酸化錫又はフッ素ドープ酸化錫層の低輻射率特性は、虹
色防止層によりひどく低下したり阻害されることはな
い。虹色防止性がそのような薄い光学的機能性膜と共に
達成されることは、本発明の好ましい態様の大きな利点
である。上で述べた如く、或る従来法の教示は、虹色を
避けるために一層薄い膜を使用することを推奨している
が、それには、熱応力亀裂を一層起こし易い傾向、付着
時間が長い(従って、一層コストが掛かる)、透明性の
失われ方が大きいこと等を含めた幾つかの欠点を有す
る。
【0025】上で述べた本発明の好ましい態様の酸化錫
層18の代わりに、又はそれと一緒に、数多くの別の光学
的機能性層を用いることができることは、本発明の開示
を考慮することにより当業者に認められるであろう。特
に有利な別の材料には、例えば、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、アンチモンドープ酸化錫、酸化インジウム錫、及び
酸化タングステンが含まれる。光学的機能性層18は、多
層膜の複合体でもよく、上で述べた如く大気に曝されて
いなくてもよい。例えば、前述の低輻射率膜に、二酸化
珪素等の如き保護材料の被覆を与えてもよい。例えば、
耐摩耗性膜、着色用膜等の如き補助的膜を含めた、光学
的機能性層18の主体膜と一緒に用いることができる夥し
い数の付加的及び別の膜が当業者には認められるであろ
う。大気に曝されない被覆14に関し、それは嵌込み窓ガ
ラス物品の積層されたガラス板の間の界面に配置しても
よい。別法として、それは2枚型嵌込み窓ガラス物品で
用いられる透明基体の内側表面に用い、その被覆が2枚
の対峙したガラス板の間の真空又は空気間隙に曝される
ようにしてもよい。
【0026】被覆14は、通常特に被覆された表面から反
射した太陽光を見ると、それがない時に生ずる目に見え
る虹色を実質的に解消する虹色防止層20を有する。虹色
防止層20は、最も顕著なものとしてその赤外線反射性、
紫外線反射性、及び低い輻射率を含めた上述の光学的機
能性膜に望ましい性質を実質的に損なうことなく、可視
虹色を解消している。層20は光学的機能性層18よりも薄
く、好ましくは約400〜1,200 Å、一層好ましくは約700
〜1,000 Åの厚さを有する。図1の好ましい態様で
は、それは二つの高屈折率領域の間に挟まれた低屈折率
領域から本質的になる。高屈折率領域22はガラス基体12
の表面16の直ぐ上に付着されている。別の表面又は別の
層の「直ぐ」上に、又はそれを覆って配置された層又は
領域と言う記述は、それがそのような層又は表面との界
面を、それらの間に別の層又は領域を介在させることな
く形成していることを意味するものとする。例示した好
ましい態様として、虹色防止層20は表面16の直ぐ上及び
層18の直ぐ下に配置されている。ここで用いられている
ように、このことは、虹色防止層20と基体12との間には
薄膜被覆等は存在しないことを意味するものとする。従
って、表面16は、被覆14を付着させる前に基体12の上に
何等かの他の被覆材料が付着されているのではなく、基
体12の主体材料の表面である。同様に、虹色防止層20
は、光学的機能性層18の直ぐ下に、それらの間に中間的
膜又は被覆が存在しないと言う意味で、位置している。
高屈折率領域22は、約100 〜500 Åの厚さ、一層好まし
くは100 〜300 Åの厚さである。第一領域22が基体12の
屈折率よりも大きな屈折率を有すると言うことは、上で
述べた本発明の一般的原理に従った図1の態様の重要な
特徴である。約1.5 の屈折率を有するソーダ・石灰・ガ
ラス又は他の材料の基体の場合、領域22の屈折率はガラ
ス基体12の屈折率より大きい。領域22の屈折率は、好ま
しくは約1.6 〜2.5 、一層好ましくは約1.9 である。高
屈折率領域22に適した材料は商業的に容易に入手するこ
とができ、本記載を見ることにより当業者には明らかに
なるであろう。1.9 の屈折率を有する酸化錫は、ガラス
基体12及び酸化錫(任意にフッ素化されている)光学的
機能性層18を用いた本発明の上記低輻射率態様で領域22
として最も好ましい。高屈折率領域22に適した材料を下
の表Aに列挙する。
【0027】
【表1】 表A 高屈折率を有する被覆材料 材料 式 屈折率 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 酸化錫 SnO2 1.9 窒化珪素 Si34 2.0 一酸化珪素 SiO 約2.0 酸化亜鉛 ZnO 2.0 酸化インジウム In23 2.0 酸化バナジウム V2 5 約2.0 酸化タングステン WO3 約2.0 酸化ニオブ Nb25 2.1 酸化タンタル Ta25 2.1 酸化ジルコニウム ZrO2 2.1 酸化セリウム CeO2 2.2 硫化亜鉛 ZnS 2.3 酸化チタン TiO2 2.5
【0028】図1に例示した態様の虹色防止層20は、更
に高屈折率領域22の直ぐ上の低屈折率領域及びその低屈
折率領域の直ぐ上の第二高屈折率領域を有する。低屈折
率領域と第二高屈折率領域とは一緒になって、高屈折率
領域22の直ぐ上に付着された傾斜屈折率領域24を形成す
る。傾斜屈折率領域24は、光学的機能性層18の直ぐ下に
ある。それは約300 〜800 Åの厚さであるのが好まし
い。領域24の屈折率は、基体表面からの距離と共に実質
的に連続的に増大する。特に屈折率は、高屈折率領域22
との界面の所の低い値から、光学的機能性層18との界面
の所の高い値まで増大する。領域22との界面の所の屈折
率の低い値は、領域22の屈折率よりも実質的に低い。層
18との界面の所の高い屈折率は、その低い屈折率よりも
実質的に高くなっていさえすればよい。それは領域22又
は層18の屈折率位に高いか、又はそれより高くなる必要
はない。上で言及した本発明の好ましい態様として、基
体が約1.5 の屈折率を有するガラスで、高屈折率領域22
が約1.9 の屈折率を有する酸化錫である場合、傾斜屈折
率領域24の屈折率は、好ましくは約1.4 〜1.5 、最も好
ましくは約1.44の低い値から、約1.8 〜2.5 、最も好ま
しくは約1.9 の高い値まで増大する。一つのそのような
態様に従い、傾斜屈折率領域24は酸化錫と二酸化珪素と
を同時に付着させたものからなる。それら二つの材料の
相対的割合が、基体からの距離と共に実質的に一定して
変化している。特に高屈折率領域22との界面の所では、
傾斜屈折率領域24は約90〜100 %の二酸化珪素、最も好
ましくは約100 %二酸化珪素である。二酸化珪素の%は
基体からの距離と共に実質的に連続的に低下し、光学的
機能性層18との界面の所では約0〜10%、最も好ましく
は約0%の値になる。傾斜屈折率領域24の全体に亙っ
て、その組成の残りはこの好ましい態様では酸化錫であ
る。
【0029】主に表Aで上に列挙した材料を用いた同時
付着のための別の適切な材料を、表Bに列挙する。
【0030】
【表2】 表B 低屈折率を有する被覆材料 材料 式 屈折率 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 酸化アルミニウム Al23 1.65 シリコーン重合体 [(CH3)2 SiO]n 1.4 フッ化マグネシウム MgF2 1.38 クリオライト Na3AlF6 1.33
【0031】本発明の被覆を形成する幾つかの方法は容
易に商業的に入手することができ、当業者によく知られ
ている。虹色防止層20及び光学的機能性層18を付着する
のに好ましい方法には、例えばスパッタリング、ゾル・
ゲル法、プラズマ促進CVD、及び噴霧熱分解及び化学
的蒸着を含めた熱分解付着法が含まれる。本発明の被覆
の層に用いられる材料の屈折率は、それらの付着で用い
られる方法により僅かに変化してもよいことは認められ
るべきである。
【0032】
【実施例】良好な虹色防止性を有する本発明による嵌込
み窓ガラス物品を次の実施例で例示する。
【0033】実施例1 ソーダ・石灰・フロート法ガラスを実験室的ベルト炉で
約600 ℃に加熱した。7.0 %のジフルオロエタン、0.4
%の水、0.6 %の四塩化錫、及び残余の窒素からなるガ
ス状混合物を、加熱したガラスの上に通し、約200 Åの
厚さのフッ素がドープされた酸化錫膜を付着させる結果
を与えた。四塩化錫及び水蒸気は、反応の直ぐ前まで別
々に維持した。次にその第一膜の上に、水、空気、四塩
化錫及び四塩化珪素の噴霧混合物をガラス上に適用する
ことにより第二膜を被覆した。噴霧混合物中の珪素対四
塩化錫の割合を徐々に減少させ、それにより屈折率が二
酸化珪素の屈折率(1.44)に本質的に等しい値から出発
して、酸化錫の屈折率(1.9)まで増大する膜を形成し
た。この傾斜層の厚さは約500 Åであった。次に第一酸
化錫膜のために用いたガス状混合物と同じ組成を有する
ガス状混合物をガラスの上に通すことにより第三層をガ
ラス上に形成した。この第三膜は約3,500 Åの厚さのフ
ッ素ドープ酸化錫であった。得られた生成物は、約5%
の色純度を有し、約0.2 の赤外線輻射率を持っていた。
【0034】本開示を見て、或る好ましい態様について
の今までの記述は限定のためではなく例示のためである
ことは当業者に分かるであろう。本開示を考慮して種々
の変更が容易に明らかになるであろうが、そのような明
らかな変更を含め、本発明の全ての範囲を特許請求の範
囲は包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス基体の表面上に実質的に透明な被覆が形
成された本発明の好ましい態様に従う実質的に透明な嵌
込み窓ガラス物品の部分的に取り除いた断面図である。
【符号の説明】
10 嵌込み窓ガラス 12 ガラス基体 14 被覆 18 光学的機能性層 20 虹色防止層 22 高屈折率領域 24 傾斜屈折率領域

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に透明な基体と、その表面上にあ
    る実質的に透明な被覆とからなる実質的に透明な嵌込み
    窓ガラス物品において、前記被覆が前記基体の屈折率よ
    り大きな屈折率を有する光学的機能性層及び前記基体表
    面と前記光学的機能性層との間に位置する虹色防止層と
    を有し、前記虹色防止層が、前記光学的機能性層よりも
    薄く、そして:前記基体表面の直ぐ上にあって、それと
    の第一界面を形成する第一高屈折率領域で、少なくとも
    前記第一界面の所で前記基体の屈折率より大きな屈折率
    を有する第一高屈折率領域;前記第一高屈折率領域の直
    ぐ上にあって、それとの第二界面を形成する第一低屈折
    率領域で、少なくとも前記第二界面の所で、前記第二界
    面の所の前記第一高屈折率領域の屈折率より小さな屈折
    率を有する第一低屈折率領域;及び前記第一低屈折率領
    域の直ぐ上にあって、それとの第三界面を形成する第二
    高屈折率領域で、少なくとも前記第三界面の所で、前記
    第三界面の所の前記第一低屈折率領域の屈折率より大き
    な屈折率を有する第二高屈折率領域;を有し、然も、前
    記虹色防止層の屈折率が前記領域の少なくとも一つで前
    記基体表面からの距離と共に実質的に連続的に変化して
    いる実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  2. 【請求項2】 第一高屈折率領域及び第二高屈折率領域
    の各々の屈折率が基体からの距離と共に実質的に一定で
    あり、低屈折率領域の屈折率が基体表面からの距離と共
    に実質的に連続的に増大する請求項1に記載の実質的に
    透明な嵌込み窓ガラス物品。
  3. 【請求項3】 第一低屈折率領域及び第二高屈折率領域
    とが一緒になって、屈折率が基体表面からの距離と共に
    実質的に変化する傾斜屈折率領域を形成する請求項1に
    記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  4. 【請求項4】 傾斜屈折率領域の屈折率が、基体表面か
    らの距離と共に、前記基体の屈折率より小さい第一界面
    の所の値から、光学的機能性層の屈折率より小さい前記
    光学的機能性層との界面の所での値まで実質的に連続的
    に増大する請求項3に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガ
    ラス物品。
  5. 【請求項5】 基体がガラスであり、約1.5 の屈折率を
    有し、光学的機能性層が約2,000 〜10,000Åの厚さで、
    約1.9 の屈折率を有し、第一高屈折率領域が約100 〜30
    0 Åの厚さで、約1.9 の屈折率を有し、傾斜屈折率領域
    が約300 〜800 Åの厚さで、第一高屈折率領域との界面
    の所での約1.44から光学的機能性層との界面の所での約
    1.75まで実質的に連続的に増大する屈折率を有する請求
    項4に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  6. 【請求項6】 傾斜屈折率領域が約300 〜800 Åの厚さ
    で、SiO2 及びSnO2 から本質的になり、前記屈折
    率領域中のSnO2 の相対的割合が基体からの距離と共
    に実質的に連続的に増大する請求項5に記載の実質的に
    透明な嵌込み窓ガラス物品。
  7. 【請求項7】 第一高屈折率領域が約100 〜300 Åの酸
    化錫から本質的になる請求項6に記載の実質的に透明な
    嵌込み窓ガラス物品。
  8. 【請求項8】 光学的機能性層が、約2,500 〜3,000 、
    3,500 〜4,000 、及び4,800 〜5,200 Åの範囲から選択
    された厚さを有する酸化錫から本質的になる請求項7に
    記載の実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品。
  9. 【請求項9】 虹色防止層が、第二高屈折率領域と光学
    的機能性層との間に低屈折率と高屈折率とが交互になっ
    た付加的領域を更に有する請求項1に記載の実質的に透
    明な嵌込み窓ガラス物品。
  10. 【請求項10】 低屈折率領域の少なくとも一部分の屈
    折率が光学的機能性層の屈折率を越えず、基体の屈折率
    を越えない請求項1に記載の実質的に透明な嵌込み窓ガ
    ラス物品。
  11. 【請求項11】 第二高屈折率領域の屈折率が光学的機
    能性層の屈折率を越えない請求項1に記載の実質的に透
    明な嵌込み窓ガラス物品。
  12. 【請求項12】 実質的に透明なガラス基体と、その表
    面上にある実質的に透明な被覆とからなる実質的に透明
    な嵌込み窓ガラス物品において、前記被覆が、約2,000
    〜10,000Åの厚さで、約1.7 〜2.5 の屈折率を有する層
    及び前記基体表面と光学的機能性層との間に位置する前
    記光学的機能性層よりも薄い虹色防止層を有し、前記虹
    色防止層が、:前記基体表面の直ぐ上にあって、約100
    〜500 Åの厚さで、約1.6 〜2.5 の屈折率を有する高屈
    折率領域、及び前記高屈折率領域の直ぐ上で、前記光学
    的機能性層のすぐ下にある約300 〜800 Åの厚さで、基
    体表面からの距離と共に約1.4 〜1.5 の低い値から約1.
    8 〜2.5 の高い値まで実質的に連続的に増大する屈折率
    を有する傾斜屈折率領域、を有する実質的に透明な嵌込
    み窓ガラス物品。
  13. 【請求項13】 約1.5 の屈折率を有する実質的に透明
    なガラス基体と、その表面上にある実質的に透明な被覆
    とからなる実質的に透明な嵌込み窓ガラス物品におい
    て、前記被覆が(i)約2,000 〜4,000 Åの厚さで、約
    1.9 の屈折率を有する酸化錫の層、及び(ii)約400 〜
    1200Åの厚さの虹色防止層で、前記基体表面の直ぐ上の
    約1.9 の屈折率を有する酸化錫の100 〜300 Å厚の領域
    と、屈折率が前記基体表面からの距離と共に前記酸化錫
    の領域との第一界面の所での約1.44から前記酸化錫の層
    との第二界面の所での約1.9 より小さい値まで実質的に
    連続的に増大する300 〜800 Å厚の傾斜屈折率領域とか
    ら本質的になる虹色防止層から本質的になり、然も、前
    記傾斜屈折率領域が酸化錫と酸化珪素との混合物から本
    質的になり、前記混合物中の酸化錫の相対的割合が前記
    第一界面の所でのほぼ0%から前記第二界面での60%よ
    り大きい値まで増大している実質的に透明な嵌込み窓ガ
    ラス物品。
  14. 【請求項14】 実質的に透明な基体の表面上に実質的
    に透明な被覆を付着させることからなる実質的に透明な
    嵌込み窓ガラス物品の製造方法で、前記被覆が光学的機
    能性層及び前記基体表面と前記光学的機能性層との間の
    虹色防止層とを有し、前記付着が:最初に、前記基体表
    面の直ぐ上に第一高屈折率領域で、少なくとも前記基体
    表面の所で前記基体の屈折率より大きな屈折率を有する
    第一高屈折率領域を付着させ、次に前記第一高屈折率領
    域の直ぐ上に第一低屈折率領域で、少なくとも前記第一
    高屈折率領域との界面の所で前記界面の所の前記第一高
    屈折率領域の屈折率より小さい屈折率を有する第一低屈
    折率領域を付着させ、そして前記第一低屈折率領域の直
    ぐ上に第二高屈折率領域で、少なくとも前記第一低屈折
    率領域との界面の所で前記界面の所の前記第一低屈折率
    領域の屈折率より大きな屈折率を有する第二高屈折率領
    域を付着させることにより虹色防止層を付着させ、 次に前記虹色防止層の直ぐ上に、2,000 〜10,000Åの厚
    さで、前記基体の屈折率より大きな屈折率を有する光学
    的機能性層を付着させる、諸工程からなる実質的に透明
    な嵌込み窓ガラス物品の製造方法。
  15. 【請求項15】 付着の各々が熱分解付着による請求項
    14に記載の方法。
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