JPH07165442A - 薄層の堆積を施した透明な基材及びその断熱及び/又は日光制御への用途 - Google Patents
薄層の堆積を施した透明な基材及びその断熱及び/又は日光制御への用途Info
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Abstract
ラスであって、日射の透過率、断熱性等の適切な特性に
加え、見た目に青色の反射光を有する美的に優れた板ガ
ラスを提供する。 【構成】 第1誘電物質層、赤外線反射特性を有する、
特には金属を基にした第1層、第2誘電物質層、赤外線
反射特性を有する、特には金属を基にした第2層、第3
誘電物質層を連続して堆積させた透明な基材、特にはガ
ラスであって、赤外線反射特性を有する第1層の厚さ
は、赤外線反射特性を有する第2層の厚さの約50〜8
0%、特には55〜75%、好ましくは60〜75%で
ある。好ましくは第2誘電物質層の光学的厚さが、他の
誘電物質の2つの層の光学的厚さの110%以上、好ま
しくは110〜120%である。
Description
には日射及び/又は広範囲の波長の赤外線輻射に作用す
ることができる少なくとも1つの金属層を含む薄層の重
なりで覆われたガラス基材に関係する。また、本発明
は、そのような基材を、日射の保護又は制御及び/又は
断熱用の板ガラス製造に使用することに関係する。これ
らの板ガラスは、エアコンの要求の低下及び/又は車体
のガラス面の増加から生じる過剰な加熱のような特定の
目的をもってビルディングや車両の装備に使用される。
このような特性を付与するためのタイプの既知の積層
は、銀の層のような少なくとも1つの金属層を含んで構
成され、この層は金属酸化物タイプの2つの誘電物質の
間に配置する。この積層は、一般に磁場を利用した陰極
スパッターのような減圧を用いる方法によって行う、一
連の堆積によって得る。
自動車用のラミネート板ガラスを開示しており、車体の
最も外側のガラス基材に5層の積層を施し、その内面は
熱可塑性材料の中間層に接触する。この積層は、3層の
酸化亜鉛を間に入れた2層の銀を含み、外側の基材に最
も近い銀の層は、2番目の銀の層の厚さを若干超える層
を支持する。
フロントガラスとして使用され、規制の安全基準に適合
するための約75%の非常に高い光透過率TL を有し、
したがって比較的高い日光係数SF(solar factor)を有
すると説明をしている。(板ガラスの日光係数は、前記
板ガラスを通して入る全エネルギーと入射日光エネルギ
ーの比である。)本発明の目的は、赤外の電磁波を反射
する2層を有する層の薄い重なりを支持する透明な基材
の開発であって、より具体的にはメタリックタイプであ
り、そのため高い選択性を有し、即ち所与のTL につい
てTL /SFが恐らく最も高く、一方で前記基材は反射
において美的に満足できる外観を有することを確保す
る。
係し、具体的には多数の薄い層を有するガラス基材であ
り、その上に第1の誘電物質層が堆積し、第1の層は赤
外線反射特性を有し、特に金属を基礎にしており、次に
第2の誘電物質層が堆積し、第2の層は赤外反射特性を
有して特に金属を基礎にしており、次に最終的な第3誘
電物質層が堆積する。本発明にしたがうと、赤外線反射
特性を有する第1層(支持金属に最も近い)の厚さは、
赤外線反射特性を有する第2層の厚さの約50〜80
%、より好ましくは55〜75%、さらに好ましくは6
0〜70%である。好適な例として、第1層の厚さは第
2層の約65%である。
な不斉は、良好な選択性を有する板ガラスを得るように
TL とSFの値を有益に改良することを可能にし、即
ち、透明性の要求と、太陽の熱線に対して最適に保護す
る要求を良好に満たす。また、このような不斉の選択は
別の有益な結果に結びつく。人を引きつける外観、特に
は反射における水おしろい(whitewashed) のような色彩
を有する板ガラスを得ることを可能にするだけでなく、
ガラスを観察する角度によらずにその外観が実質的に変
化しない。このことは、このような板ガラスを装備した
ビルディング全体を外から見る人にとって、ビルディン
グを見る位置によってその外観が変化する印象を持たな
いことを意味する。現在、ビルディング建築家は外観の
均一性を非常に望んでおり、このことは非常に興味深
い。
は、材料の適切な選択と3層の誘電物質の層の相対的な
厚さの選択によってさらに改良・制御することができ
る。即ち、本発明の1つの態様にしたがうと(限定され
ない)、第1層の光学的厚さは第3層の厚さとほぼ同じ
に選択する。次に第2層の光学的厚さは、他の2層の光
学的厚さの合計と同じから110%、又はそれ以上に適
切に選択し、好ましくは前記合計の約110〜120%
である。
様として、第3層の光学的厚さを超える第1層の光学的
厚さを選択する。即ち、第1層の光学的厚さは第3層の
光学的厚さの少なくとも110%であることができ、特
には第3層の光学的厚さの110〜140%、好ましく
は115〜135%、最も好ましくは約125%であ
る。図面の場合において、第2誘電物質層の光学的厚さ
は、他の2層の光学的厚さの合計にほぼ等しいように選
択することが好ましい。
厚さの間の相対比は、反射とさらに透過においても美的
に良好な特に青と緑の色を得ることを可能にする。ここ
で、第2の態様は第1の態様に比較して、積層を形成す
る各種の層の厚さの変化に対する完成した層の不感受性
を最適化する範囲において補足的な長所を有する。この
ことは、積層の中の1つの層の若干の厚さの変動が、そ
れぞれの板ガラスの間で、又は同じ板ガラスの表面で目
につく外観の悪化に結びつかないことを意味する。この
ことは、かなりの大きさ及び/又は数が非常に多く、個
々の板ガラスのバッチの間で、さらには同じ板ガラスの
別の領域の間でできるだけ外観と性能特性を一定に保持
する目的で製造を行うといった工業的な見地から非常に
重要である。
反射特性、特には金属をベースにした薄い「バリヤ」層
を配置することが好ましく、特にはその上の誘電層は酸
素の存在中での反応性陰極スパッターで堆積させる。し
たがって、前記バリヤ層は金属層を酸素との接触から保
護し、上の誘電層の堆積の間にそれ自身が部分的に酸化
される。これらは好ましくはタンタル、チタン、又はニ
ッケルクロム合金を基礎にし、1〜3ナノメートルの厚
さを有する。
よって良好な結果が得られる。誘電材料層は、具体的に
は酸化タンタル(V)、酸化亜鉛、酸化錫(IV)、酸
化ニオブ(V)、酸化チタン(IV)、又はこれらの酸
化物の特定の混合物を基礎にする。また、1つの層が酸
化物の部分的な2層の重なりで構成されてもよく、1つ
が酸化錫(IV)でもう1つが酸化物であれば、酸化タ
ンタル(V)や酸化ニオブ(V)(1993年11月2
日出願のフランス特許出願93/01546、1994
年10月2日出願の欧州特許出願94400289.
8)、酸化チタン(IV)のような赤外反射性を有する
層の濡れを改良することを可能にする。
ち、酸化錫(IV)と酸化亜鉛は反応性陰極スパッター
によって堆積させたときに大きい堆積速度を有し、工業
的に魅力がある。ここで、酸化タンタル(V)又は酸化
ニオブ(V)は機械的又は化学的攻撃に対する信頼性の
向上を可能にし、さらに特には銀の下に堆積させたとき
に銀の層の濡れの向上に結びつく。酸化物の混合は堆積
速度と信頼性の間の妥協を提供することができ、2つの
酸化物層の重なりは最適な仕方で出発物質のコストと銀
の層の良好な濡れの問題を解決する。
的な長所がある。誘電物質を有する積層を施した板ガラ
スは反射と透過の両方において青であることができ、こ
のことは美的見地から適切であり、さらに驚くべきであ
り、その理由は一般に透過において得られる色は反射に
おいて得られる色の補色であり、問題の薄い層がわずか
だけ又は全く吸収性がない場合である。
金属層に7〜9ナノメートルの厚さと第2層に11〜1
3ナノメートルの厚さを選択することからなる。好まし
くは第1と第3の誘電物質層の光学的厚さは60〜90
ナノメートルであり、それらの幾何的な厚さは特には3
0〜45ナノメートルである。第2層の光学的厚さは1
40〜170ナノメートルであり、一方、幾何的厚さは
70〜80ナノメートルである。光学的厚さは、生成物
の実際の層の幾何的な厚さ、それを形成する物質の屈折
率より公知の方法で求められる。選択する酸化物の種類
の関数として、その指数は酸化錫(IV)又は酸化タン
タル(V)で1.9〜2.1と変化し、酸化ニオブ
(V)のタイプの酸化物で約2.3である。
は多数板ガラスの中に好適に組み込むことができ、特に
は絶縁用二重板ガラスのガラス層の1つとして使用す
る。後者の場合、二重板ガラスは60〜70%の光透過
率と0.32〜0.42の日射係数SFを有し、ビルデ
ィングに使用するに完全に適切にする。さらに、反射に
おいて、好ましくは見る角度によらずに実質的に一定の
外観を有し、測色系(L、a* 、b* 、c* )のa* 、
b* は一定で3未満又は負である。
ト板ガラスの一部を形成することもできる。本発明の長
所の詳細と特徴を、次の例と図1(限定されない)によ
ってさらに説明する。
の堆積は磁場を利用した陰極スパッターによって行った
が、堆積する層の厚さの良好な制御と監視を可能にする
のであれば、他の任意の方法も使用可能と考えられる。
積層を堆積させた基材は厚さ4mmのソーダ−石灰−シ
リカガラスの基材であり、例7〜10の基材は厚さ6m
mとした。二重板ガラスにおいて、最初と同じもう1つ
の基材で組み立てたが、ブランクの状態においてガスの
10mmのスペースを用い、例7と8はガスの12mm
のスペースとした。
が、層の厚さは理解を容易にするたもであって、層の厚
さの比には対応しない。上記の基材1、その上に堆積し
た第1の酸化錫(IV)又は酸化タンタル(V)の層
2、第1の銀の層3、チタン又はNi−Cr合金のバリ
ヤ合金(部分的に酸化)4、第2の酸化錫(IV)又は
酸化タンタル(V)の層5、第2の銀の層6、第1と同
じ第2のバリヤ層7、最後に同じ酸化物の層8を見るこ
とができる。
ットを有する陰極を備えた少なくとも1つのスパッタリ
ングチャンバーを含み、その下を基材1が連続的に通過
する。各々の層の堆積条件は次の通りである。 ・銀ベースの層3、6は銀ターゲットを用いて堆積さ
せ、アルゴン雰囲気中の圧力0.8Paとし、層2、
5、8がSnO2 をベースにする場合、錫ターゲットを
用い、アルゴン/酸素雰囲気(酸素36%を含む)中の
圧力0.8Paで反応スパッタリングで堆積させた。
5 をベースにする場合、それぞれタンタルのターゲット
又はニオブのターゲットを用い、アルゴン/酸素雰囲気
(酸素10%を含む)中の圧力0.8Paで反応スパッ
タリングで堆積させた。 ・Ni−Cr合金又はチタンをベースにした層4、7は
ニッケルクロム合金又はチタンのターゲットを用い、ア
ルゴン雰囲気中で前記の圧力下で堆積させた。
の厚さを得るように公知の仕方で調節した。次の全ての
例において(最後の例を除く)、酸化タンタル(V)を
層2、5、8の誘電物質として選択した。
おいて銀の層3、6は実質的に同じ厚さ(例1)、又は
異なる厚さであるが本発明で適切とする不斉と逆である
(例2と5)。例3と4は本発明の開示にしたがう。次
の表1は、各々の例について、問題の積層の性質と厚さ
(ナノメートル)を示す。バリヤ層4、7はNi−Cr
と示しており、これらは実際は、全ての層が堆積した
後、部分的に酸化されている。
過率TL (%単位)、DIN標準67507(項A23
3)により求めた日射係数SF(%単位)、主な波長l
ambde−dom−t(ナノメートル単位)、関係の
カラー純度p.t.(%単位)を示す。また、光反射率
RL (%単位)、反射における主な波長lambda−
dom−t、反射純度(%単位)を示し、測色は普通の
入射の下で行った。全ての測定値は光源D65に関し、二
重板ガラスとして適する基材に関係した。
主な波長lambda−dom−t、反射純度p.r.
の値を示すが(基材は未だ二重板ガラスに装着)、この
場合は基材の面の垂線に対してそれぞれ60°と70°
で測定した。
a* 、b* )において入射角度が0°と60°での測色
の測定も行い、例5は銀の層3と6が逆である(本発明
の適正条件ではない)他は例3と実質的に同じである。
表4はa* 、b* 、及びc*の値をまとめてあり、c*
は彩度(saturation)と称され、a* とb* の自乗の合計
の平方根に等しい。
常の入射角度において、異なる銀の層(単一又は複数)
の厚さは、基材に最も近い銀の層がかなり薄いと、反射
において青の板ガラスを得ることを可能にする。本発明
による板ガラスは、特に選択の誘電物質が酸化タンタル
(V)の場合、透過においても青であることに注目すべ
きである。
ートルのlambda−dom−t値と490ナノメー
トルのlambda−dom−t値を有する。また、例
1と5の板ガラスは反射において黄色を有し、例2は赤
紫である。また、例2の反射におけるカラー純度p.
r.は10%に近く、本発明による例3と4よりもはる
かに高い(このp.r.の値は例5ではさらに高い)。
も1.6又は1.7の良好な選択性と、42%以下に留
まる日光係数を有する。このように、本発明による好ま
しい測色を得ることは、問題の板ガラスの日光保護性能
特性に有害ではない。表3と4は、前記の特定の例の板
ガラスの反射における外観の均一性の評価を可能にす
る。表3は、本発明による例3の板ガラスが反射におい
て青色を有し、lambda−dom−t値は0°の4
86から70°の481まで実質的に一定に保たれ、反
射における純度も非常に適切なままであるであることを
示す。
の板ガラスは、通常の入射の反射における黄色から、6
0°と次に70°で青とすみれ色に変化する。表4は、
本発明による例3のみが入射角度によらず反射において
同じ色の外観を保つことができることを示し、理由はa
* とb* の値が実質的に変わらず、彩度c* も変わらな
いためである。
まらず、a* とb* が完全に入射角度の関数として変化
している。即ち、a* の値は例2の板ガラスについて、
0°での非常に高い正の12.2の値から60°での−
1の低い負の値まで変化している。即ち、本発明による
例のみが選択性と外観の均一性の両方を満足している。
(V)に代えて酸化錫(IV)を使用し、バリヤ層とし
てチタン(例6)又はNi−Cr(例7)を使用する。
次の表5は使用した各々の積層の厚さをナノメートルで
示す。
前述のように、二重板ガラスに装着した。二重板ガラス
の測光値を表6に示す(通常の入射で測定)。
測定角度に対して反射における外観の顕著な変化を示さ
ない。反射において、例6はみどりに近い色を、例7に
おいて青に近い色を有したが、関係の非常に低い純度値
からこれらの色は無彩色系(neutral) のままであった。
本発明による積層で被覆された基材を含む板ガラスは、
モノリシックの基材又は二重板ガラスに装着された場
合、好適な測色の外観を保つ。
同じタイプのもう1つの基材とともに組立て、層を含ま
ずに、標準の厚さ0.3mmのポリビニルブチラールフ
ィルムを用いた。次の例7は前記ラミネートした板ガラ
スについて、透過における前に説明したTL 、p.
t.、lambda−dom−t、a* とb* 、及び層
に重なりに施した基材面の反射における外観にかんする
対応のRL 、p.r.、lambda−dom−t、a
* とb* を示した(同じ単位)。
て、本発明によって被覆された基材の使用は美的測色の
劣化に結びつかないことを示す。このようにして得られ
たラミネート板ガラスは、透過と反射の両方において青
又は緑を保つ。本発明による例3、4、6は前記の最初
の態様に関係し、即ち酸化物の3層2、5、8の間の相
対的厚さの選択に関係し、これらは特有であってほぼ次
の通りである。層2の厚さは層8の厚さとほぼ等しく、
層5の厚さ(中央で)は層2と8の2つの層の厚さの合
計よりもやや大きい(これらの例において、幾何的厚さ
又は光学的厚さのいずれでも参考にすることができ、3
つの層は同じ酸化物で作成されたためである)。
って説明する。この態様において、層2と5の酸化物層
と層8の酸化物層の厚さの比をやや変化させており、層
2の光学的厚さ層8のそれよりもかなり大きい(25
%)。層5の光学的厚さ(又はそれを形成する別の構成
層の光学的厚さの合計)は、ここでは2つの層2と8の
光学的厚さの合計とほぼ等しい。
8が酸化錫(IV)であるが厚さの異なる積層で被覆し
た。次の表8は問題の積層の全層の厚さをナノメートル
で示す。
二重板ガラスについて行った測光値を表9に示す(通常
の入射で測定)。
すると、同じTL とSF値が得られたことが分かる。反
射における外観も青であり、色がさらに無彩色系であ
り、これは純度が約1%で、a* とb* は両方とも1未
満のためである。例7のタイプの積層のもう1つの長所
は、見た目の顕著な変化を生起することなく、基材の1
つの箇所から他の箇所の積層の若干の厚さの変化を容易
に可能にすることである。
における反射のa* とb* の測定において、その値の差
は1未満であることが分かり、即ち、層の各箇所が±4
%の局所的な厚さの差を有していても人の目では知覚で
きない差である。このことは工業的見地から非常に重要
であり、均一、即ち局所的な外観の変化がなく、再現
性、即ち個々の板ガラス、又は個々の板ガラスバッチの
間で実質的に同じ外観を有する板ガラスを製造すること
をより容易に可能にするためである。このことは所与の
製造ラインについて(固有の性能上の制約があり、特に
得られる層の規則性に関して)、このような積層がライ
ンによって与えられる層の厚さの変化に対して他の積層
よりも感受性が少なく、結果として良好な光学的性能を
有することを意味する。
密さの少ない条件でこのタイプの積層を製造することが
可能であり、又はやや性能の劣る製造ラインを使用する
ことが可能である。また、工業的見地から、層5は、層
2と8の合計の厚さと概ね等しい厚さを有することが好
ましい。この場合、2つのターゲット(ここでは錫)を
使用することで満足され、それぞれの堆積チャンバーで
供給電力をしっかりと調節することが可能である。次い
で層2を、所定の適切な厚さを可能にするように設置し
たターゲットの下を基材を通過させることで形成する。
同様にして、層8は、所定の適切な厚さの堆積を得るこ
とを可能にするように設置した第2のターゲットの下を
基材を通過させることによって形成する。層5は各々の
ターゲットの下を基材を連続的に通過させることによっ
て形成し、基材上に層2又は8に相当する厚さの層を重
ね、次いで層8又は2に相当する厚さの層を重ね、即ち
これら2層の厚さの合計は第3のターゲットを用いるこ
となく達成する。
の層の少なくとも1つの性能特性を最適化することであ
る。欧州特許出願94400289.8の開示事項を参
考にして含んでいる。例9と10の場合において、層2
と8はここでも酸化錫(IV)であるが、層5は2つの
重ねた部分層に分け、最初の部分層5は酸化錫(IV)
であり、次の部分層5は酸化タンタル(V)(例9)、
又は酸化ニオブ(V)(例10)とした。薄い金属の部
分層を所望により銀の層6の下に施し、これらはNiC
r又はSnとした。
の重ねた層に分け、最初の層2は酸化錫(IV)であ
り、次の層2は酸化タンタル(V)(例11)、又は酸
化ニオブ(V)(例12)とした。所望により、薄い金
属の部分層を銀の層3の下に施した。このように、例9
と10の場合、第2の銀層の濡れ性を最適化し、2つの
銀の層3と6の濡れ性を最適化した。
で示す。
られる。また、硬度について使用が知られる、例えば酸
化タンタル(V)又は酸化ニオブ(V)は全体の積層の
信頼性、特に機械的信頼性の最適化に役立っている。こ
の機械的強度の増加は例11と12で特に顕著である。
まとめとして、本発明の板ガラスは約1.7の良好な選
択度と、見た目に良い均一な外観(特に反射において及
び所望により透過において青又は緑)を有し、ビルディ
ングの日光制御板ガラスとしての使用に適する光透過率
の範囲を有し、特に二重板ガラスの形態の、好ましくは
面2の薄い層による(その面は部屋の外側から内側に便
宜上番号付けした)。
ート板ガラスの製造にも好適に用いることができる。
Claims (16)
- 【請求項1】 次の薄層を連続して堆積させた透明な基
材(1) 、特にはガラスであって、 ・第1誘電物質層(2) ・赤外線反射特性を有する、特には金属を基にした第1
層(3) ・第2誘電物質層(5) ・赤外線反射特性を有する、特には金属を基にした第2
層(6) ・第3誘電物質層(8) 赤外線反射特性を有する第1層(3) の厚さは、赤外線反
射特性を有する第2層(6) の厚さの約50〜80%、特
には55〜75%、好ましくは60〜75%である透明
な基材。 - 【請求項2】 第2誘電物質層(5) の光学的厚さが、他
の誘電物質の2つの層(2,8) の光学的厚さの110%以
上、好ましくは110〜120%である請求項1に記載
の透明な基材(1) 。 - 【請求項3】 第1誘電物質層(2) と第3誘電物質層
(8) の光学的厚さがほぼ等しい請求項2に記載の透明な
基材(1) 。 - 【請求項4】 第1誘電物質層(2) の光学的厚さが第3
誘電物質層(8) の光学的厚さよりも大きく、第1誘電物
質層(2) 光学的厚さが第3誘電物質層(8) の光学的厚さ
の少なくとも110%、特には110〜140%、好ま
しくは約125%である請求項1に記載の透明な基材
(1) 。 - 【請求項5】 第2誘電物質層(5) の光学的厚さが、第
1と第3誘電物質層(2,8) の光学的厚さの合計とほぼ等
しい請求項4に記載の透明な基材(1) 。 - 【請求項6】 各々の赤外線反射特性を有する層(3,6)
に、薄い部分的に酸化されたバリヤ金属層(4,7) 、好ま
しくは1〜3ナノメートルの厚さを有する特にはチタン
又はニッケル−クロム合金を重ねた請求項1〜5のいず
れか1項に記載の透明な基材(1) 。 - 【請求項7】 赤外線反射特性を有する前記層(3,6) が
銀を基礎にした請求項1〜6のいずれか1項に記載の透
明な基材(1) 。 - 【請求項8】 3つの誘電物質層(2,5,8) の少なくとも
1つが酸化タンタル(V)、酸化錫(IV)、酸化亜
鉛、酸化ニオブ(V)、酸化チタン(IV)、又はこれ
らの酸化物の混合物を基礎にし、又は酸化タンタル
(V)、酸化ニオブ(V)、酸化チタン(IV)の第2
層を重ねた第1酸化錫(IV)から構成された請求項1
〜7のいずれか1項に記載の透明な基材(1) 。 - 【請求項9】 赤外線反射特性を有する第1層(3) の厚
さが7〜9ナノメートルである請求項1〜8のいずれか
1項に記載の透明な基材(1) 。 - 【請求項10】 赤外線反射特性を有する第2層(6) の
厚さが1〜13ナノメートルである請求項1〜9のいず
れか1項に記載の透明な基材(1) 。 - 【請求項11】 第1誘電物質層(2) と第3誘電物質層
(8) の光学的厚さが60〜90ナノメートルであり、第
2誘電物質層(5) の光学的厚さが140〜170ナノメ
ートルである請求項1〜10のいずれか1項に記載の透
明な基材(1)。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の透明な基材(1) を組み込み、約70%の光透過率TL
と青又は緑の外部反射色を有するラミネート板ガラス。 - 【請求項13】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の透明な基材(1) を組み込み、60〜70%の光透過率
TL と0.32〜0.42%の日光係数(SF)を有す
る多数板ガラス、特に二重板ガラス。 - 【請求項14】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の透明な基材(1) を組み込み、外部反射と所望により透
過において青色を有し、特に層(2,5,8) が酸化タンタル
(V)である多数板ガラス、特に二重板ガラス。 - 【請求項15】 外部反射における光学的外観が入射角
度によらず実質的に一定であり、測色系(L、a*、b
*、c*)におけるa*とb*が実質的に一定であっ
て、3未満から負の符号までの範囲に保たれる請求項1
4に記載の多数板ガラス。 - 【請求項16】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の透明な基材(1) を、二重板ガラス又はラミネートガラ
スのような多数板ガラスの製造に使用する方法。
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