JPH10309777A - 少なくとも一つの薄層を備えた透明基材及びその製法 - Google Patents
少なくとも一つの薄層を備えた透明基材及びその製法Info
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Abstract
くとも一つの薄層で被覆した、ガラス基材タイプの透明
基材を提供する。 【解決手段】 本発明の薄層2は、元素Si、O、N、
Cを下記の原子百分率で含有する。 Si 30〜60%、特に40〜50% N 10〜56%、特に20〜56% O 1〜40%、特に5〜30% C 1〜40%、特に5〜30%
Description
薄層を備えた透明基材に関する。本発明の主な用途は、
建物で、あるいは車両で、あるいはプラズマテレビジョ
ンスクリーンとして用いれられる、いわゆる機能性グレ
ージング集成体の製造である。想定することができるも
う一つの用途は、ガラス壜タイプの容器の表面処理であ
る。
ング集成体という用語は、構成要素の透明基材のうちの
少なくとも一つがそれに特別の性質を与えるよう、とり
わけ熱的、光学的、電気的又は機械的性質、例えば耐引
っかき性といったようなものを与えるよう、薄い層の積
重体で被覆されているグレージング集成体(glazi
ng assembly)を意味するものと理解すべき
である。
ラス上に堆積させることができるドープされた金属酸化
物、例としてフッ素をドープされた酸化スズ(F:Sn
O2 )又はスズをドープされた酸化インジウム(IT
O)、から構成された、いわゆる低放射率の薄層が存在
している。低放射率の層で被覆されると、グレージング
集成体でもって特に建物に取り付けられた基材は、その
グレージング集成体を通過して部屋の外部への、又は車
両の室内から外部への、遠赤外の放射を減らすのを可能
にする。こうして、一部分はこの放射線の漏れによるエ
ネルギーの損失を少なくすることにより、特に冬季にお
いて、熱的な快適さが大きく改善される。
層を二つの基材を隔てているガス入りのキャビティに向
けて、例えば面3(多重グレージング集成体の面には、
慣例により部屋又は車両室内に関して一番外側の面から
始まる番号がつけられる)として配置して、二重グレー
ジング集成体でもって取り付けてもよい。従って、この
ように製作された二重グレージング集成体は断熱性が増
大して、熱交換係数Kが小さい一方で、太陽エネルギー
が流入する利益を維持して、太陽係数(すなわち部屋に
入り込む総エネルギーの入射太陽エネルギーに対する
比)が大きい。この問題については、特にヨーロッパ特
許出願公開第0544577号明細書、フランス特許出
願公開第2704543号明細書、及びヨーロッパ特許
出願公開第0500445号明細書を参照することがで
きる。
製作される。これは、適当な電流導線を設けることによ
り加熱/氷結防止グレージング集成体を作るため、自動
車のグレージング集成体にそれを備えつけるのを可能に
し、この用途は、例えばヨーロッパ特許第035314
0号明細書に記載されている。
る基材上に堆積(付着)させると、吸収/反射により、
日射からグレージング集成体を通り抜けて部屋あるいは
車両室内に熱が入り込むのを減らすのを可能にする、選
択性又は日射遮蔽(anti−solar)層と呼ばれ
る薄いフィルター層も存在している。これらは、例え
ば、窒化チタンTiN(又は酸窒化チタン)の層でよ
く、例として気相熱分解技術を利用して得られそしてヨ
ーロッパ特許出願公開第0638527号及び同第06
50938号明細書に記載されているようなものでよ
い。それはまた、CVD又は、サン−ゴバン・ビトラー
ジュの名義で1996年3月7日に提出された国際特許
出願PCT/FR96/00362号明細書に記載され
た堆積技術を使って、とりわけ金属蒸気の凝縮により得
られる、アルミニウムの薄い(30nmに等しいかそれ
未満)反射性層でもよい。
(付着)させるための技術、より詳しく言えば熱分解反
応を伴うものに関する。これらの技術は、ガスの形態に
あるか、粉体の形態にあるか、あるいはそれだけで液体
であるか、さもなければ溶液である、例えば有機金属質
の、「前駆物質」を、高温に加熱される基材の表面へ吹
きつけるというものである。基材と接触すると、これら
の前駆物質はその上で分解して、例えば金属、酸化物、
酸窒化物又は窒化物の層を残す。熱分解の利点は、フロ
ートタイプの平らなガラスの製造ラインでガラスの帯の
上にそれらの層を連続して、直接堆積させるのを可能に
するという事実にあり、また、熱分解した層が基材に対
して(一般に)非常に良好な付着力を有するという事実
にある。
の積重体の一部を構成することがよくあり、そしてそれ
らの面のうちの少なくとも一つで、もう一つの層に、一
般には光学的な及び/又は保護の役割を持つ材料に接触
する。
0544577号明細書及びフランス特許出願公開第2
704543号明細書では、例えばF:SnO2 製の、
低放射率層が、SiO2 、SiOC又は金属酸化物タイ
プの誘電体の二つの層に取り囲まれ、これらの層は、基
材の、特に反射の、光学的外観を、例えばその色を調節
するように選ばれる屈折率と厚さとを有する。
開第0500445号明細書では、ITOの低放射率層
が酸化アルミニウムの層の下に、それを酸化から保護し
そしてまた、所定の条件下で、それを還元性の徐冷操作
にかけなくてはならないのを回避し及び/又は基材を、
一度被覆したなら、その性質に不利な影響を及ぼすこと
なく曲げあるいは強化するのを可能にするように、位置
する。
938号明細書においてTiNのフィルター層を被覆す
るTiO2 層又はTiO2 /SiOC二重層にも、Ti
Nを酸化から保護しそして一般にその耐久性を向上させ
る機能がある。
ものにできることが重要である。従って、それらは化学
的な攻撃に耐える能力を示し、機械的な損傷に抵抗する
能力を示すことが必要である。
なのは、透明基材は、層で被覆されたならば、グレージ
ング集成体に取り付けられる前に長期間保管されること
がよくあるからである。シールし、それゆえに費用のか
かるやり方でもって注意深く包装しないと、たとえ基材
を、堆積させた薄層を面2又は面3とし、従って保護し
て、後に一緒に接合して二重グレージング集成体にし、
あるいは積層グレージング集成体にするとしても、それ
を被覆する層は汚染された雰囲気に直接さらされること
があり、あるいはそれからほこりを除去するのに十分適
していない洗剤での洗浄にさらされることがある。更
に、この保管の問題とは別に、化学的腐食を受けやすい
積重体は基材を「一体式グレージング集成体」として使
用すること又は多重積重体の場合において層を面1もし
くは面4として配置すること、すなわち層が周囲雰囲気
へ年中さらされる構成とすることを妨げるものである。
要なことについて言えば、例えば、透明基材は、層で被
覆されたならば、それが引っかきタイプの損傷にたやす
くさらされる構成で使用されることがある。その結果、
一方において、基材は部分的に引っかかれるのでもはや
「適当な」美的外観を持つことがなく、そして他方にお
いて、積重体と基材の両方の耐久性が大きく低下して、
場合により機械的な弱点の箇所ができる。
向上した層の積重体が引き続き求められている。とは言
え、これらの向上は、基材と薄層の積重体とにより形成
される集成体の光学的性質に有害であってはならない。
る層をある程度保護する誘電材料の上層は既に存在して
いる。強烈なあるいは長期の化学的腐食にさらされて、
結合性を維持するために、及び/又は下にある、ことに
よって「より弱い」層を完全に保護するために、ヨーロ
ッパ特許出願公開第0712815号明細書にはケイ素
と、ケイ素/アルミニウムの混成構造の形成を促進する
第三の元素、例えばフッ素Fタイプのハロゲンの形の元
素とを含む酸化物を基にした薄層が記載されている。
けを最適化する機能を果たすことができ、またグレージ
ング集成体の外観の恒久性の程度を長期にわたり保証す
ることができるので、機能性層がグレージング集成体に
おいてフィルター又は低放射率タイプのものである積重
体において最終の層として使用するのに特に適してい
る。
はないので、例えば引っかきといったような機械的損傷
に必ずしも耐えることができない。
久性であり且つ安定性であるよう特別に設計された硬質
の薄層の一つのタイプは、場合により所定量の例えば酸
素や炭素といった不純物を含有していることがある窒化
ケイ素を基礎材料とした薄層であることが知られてい
る。
プの薄層が知られており、これは二つの前駆物質を使用
する気相熱分解技術により基板上へ堆積させられ、ケイ
素を有する前駆物質はシランであり、そして窒素を含有
する前駆物質はアンモニアタイプの無機物質か、あるい
はヒドラジンタイプの有機物質、特にメチル置換された
ヒドラジン、である。
質を使って行う場合には、温度は高すぎて(700℃よ
り高い)、例えばフロート浴のチャンバ中でシリカ−ソ
ーダ−石灰ガラスの帯の上に連続的に堆積させることに
うまく適合することができない。と言うのは、これらの
温度では、これらの標準的なガラスはそれらの寸法安定
性にまだ到達していないからである。
しては、これらには工業的に利用するのを問題ありとす
る程度の毒性がある。
前駆物質ではなく、ケイ素と窒素の両方を含む、Si
(NMe2 )4-n Hn タイプのものだけを使用すること
により、窒化ケイ素を基にした薄層を堆積させることも
知られている。達成することができる堆積速度は、遅す
ぎて工業規模で堆積プロセスを活用することができな
い。更に、この生成物の合成は比較的複雑で、従って費
用がかかり、また窒素含有及びケイ素含有の1種又は複
数種の前駆物質のそれぞれの割合をそれ以上変更するこ
とができない。
には、いくらかの欠点があり、すなわち一方では、特に
それらを、例えばこの単一層を備えた、あるいはこの層
を含む薄層の積重体を備えた、耐引っかき機能を持つ基
材を提供することができるよう真空で堆積させる場合に
は、それらは必ずしも十分に硬質ではなく、且つそれほ
ど耐久性でなく、他方において、特にそれらを熱分解に
より堆積させる場合には、それらは可視範囲の波長で吸
収性であって、これは光学的観点から有害である。
は、上述の欠点を改善すること、従ってより硬い一方で
吸収性がはるかに少ない、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素
を基にした新しい薄層であって、特にそれが取り入れら
れる薄層の積重体においてその薄層積重体の化学的攻撃
に関し保護機能を果たすよう、薄層積重体の一部を形成
することができる新しい薄層を開発することである。
チャンバ中でガラスの帯の上にうまく連続的に堆積でき
且つ速い堆積速度を得るのを可能にする気相熱分解の技
術を特に使用して、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を基に
した薄層を堆積するための新しい方法を提供することで
ある。
題は、まず第一に、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を基に
した少なくとも一つの薄層で被覆された、ガラス基材タ
イプの透明基材である。本発明によれば、薄層は、元素
Si、O、N、Cを下記の原子百分率で含有する。
を基礎材料とするそのほかの既知の薄層と比べると非常
に硬質であるだけでなく、非常に透明でもあって、それ
ゆえ可視範囲の波長での吸収が少ないかゼロであること
が分かった。高いSiとNの含有量は、必要とされてい
るのが主として窒化ケイ素からなる材料であることを示
している。C、Oタイプの、より少量の成分間の割合を
変えることにより、層の特性を細かく調整することがで
きる。例えば、炭素と酸素の相対的な割合を変えること
により、例として、薄層に機械的な硬さと非常に有用で
あり望ましい光学的性質とを付与するようその密度と屈
折率を両方とも「微調整」することが可能である。上述
の相対的な割合を変更するためには、ことによりこれ
を、例えば光学的な理由から、CO2 タイプの穏やかな
酸化剤を使って達成してもよい。これは、炭素と窒素に
は屈折率を増大させる傾向があり、酸素にはむしろ反対
の効果があるからである。
に1.8〜2.0、好ましくは1.85である。
素を、例えばフッ素、リン又はホウ素といったものを、
好ましくは0.1〜5%の原子百分率で含有してもよ
い。この層はまた、均質でもよく、あるいはその厚さを
通して組成勾配を持ってもよい。
みについて2%未満の光の吸収率A L を有し、この光学
的性質は、下記で説明するように、その層を気相熱分解
技術を使用して堆積させる場合に特に実証される。
成し、それのうちの少なくとも一つの層は、ドープした
金属酸化物からなる、金属窒化物/酸窒化物からなる、
又はアルミニウムもしくはケイ素タイプの金属からなる
タイプの、熱的特性、特にフィルター特性、太陽光防護
(solar−protection)特性もしくは低
放射率特性、及び/又は電気的特性及び/又は光学的特
性及び/又は光触媒特性を有する機能性層、例えば鏡の
機能を持つ層の如きものである。それはまた、反射防止
層の積重体の一部を形成して、高屈折率又は「中間」屈
折率の層として働くこともできる。
窒化物としては、フッ素をドープした酸化スズF:Sn
O2 、スズをドープした酸化インジウムITO、インジ
ウムをドープした酸化亜鉛In:ZnO、フッ素をドー
プした酸化亜鉛F:ZnO、アルミニウムをドープした
酸化亜鉛Al:ZnO、スズをドープした酸化亜鉛S
n:ZnO、混合酸化物Cd2 SnO4 、窒化チタンT
iNあるいは窒化ジルコニウムZrNを選ぶことが可能
である。
層の下にあることができる。その場合にそれは、特に、
ガラスタイプの基材からのイオン類、とりわけアルカリ
金属のイオン及び酸素の拡散に対するバリヤ層の役割
を、さもなければ核形成層の役割を果たすことができ、
及び/又は光学的役割(色の調整、真珠光防止効果、反
射防止効果)を持つことができる。プラズマスクリーン
タイプの一部の用途においては、それは銀を基にした機
能性層からガラスタイプの基材へのAg+ イオンの移動
に対するバリヤ層の役割を果たすこともできる。
性層の上に位置してもよい。その場合それは、特に、機
能性層を高温での酸化からあるいは化学的腐食から保護
するための層として、耐引っかき性タイプの機械的な保
護層、光学的役割を有する層、又は上層の付着を増進す
る層として、働くことができる。
被覆するただ一つの層であり、そして有利には耐引っか
き機能を果たす。層の幾何学的厚さは、5nm〜5μm
の非常に広い範囲内、特に20〜1000nmの範囲内
で、非常に自由に調整することができ、例えば、少なく
ともこの層を備えた基材の耐引っかき効果を目立たせる
ためには少なくとも250nmのかなりの実質的な厚さ
が好ましく、別の機能性(核形成、付着等)のためには
もっと薄い層が一般に所望される。
材を得るための方法でもあって、この方法は、気相熱分
解の技術(CVDとも呼ばれる)を用いて又は、少なく
とも1種のケイ素前駆物質と少なくとも1種の窒素前駆
物質を含めて少なくとも2種の前駆物質を使用して、窒
化ケイ素を基にした薄層を堆積させるものである。本発
明の方法によれば、少なくとも1種の窒素前駆物質はア
ミンである。
特に有利であり、標準的なシリカ−ソーダ−石灰基材タ
イプのガラス基材がその寸法安定性に十分達した温度で
堆積を行うのを可能にする限りにおいて、それは特にフ
ロートガラスの生産ラインの状況において十分な反応性
を有する。
ンバにおいて実質的な厚さを堆積させることができるの
に十分大きい。
は、水素化ケイ素及び/又はアルキルタイプのシランで
よく、あるいはシラザンでよい。
ら、特に炭素原子がおのおの1〜6個であるアルキル基
を持つものから、選ぶことができる。
2 、メチルアミンCH3 NH2 、ジメチルアミン(CH
3 )2 NH、ブチルアミンC4 H9 NH2 又はプロピル
アミンC3 H7 NH2 でよい。
率を有する層について適切なアミンの選定は、立体障
害、反応性等の如き一定数のパラメーター間に見いださ
れる折衷の結果となる。
する窒素前駆物質の量の、モル数での比率は、5と30
との間であり、有利には10に等しい。
みを回避するために、そして他方では気相での核形成の
いかなる危険も回避しその結果粉末を形成するいかなる
危険も回避するために、そのような比率を調節すること
が重要である。こうして、装置を詰まらせて生産効率が
低下する危険が制限される。
とが所望される場合、ケイ素含有前駆物質及びアミン前
駆物質とは独立した当該添加物の前駆物質が選定され
る。例えば、それは、所望の添加物がフッ素Fである場
合CF4 タイプのフッ素化したガスでよく、あるいは所
望の添加物がリンP又はホウ素Bである場合PO(OC
H3 )3 タイプの有機ホスフェートキャリヤガス、又は
トリエチルホスファイト、トリメチルホスファイト、ト
リメチルボライト、PF5 、PCl3 、PBr3もしく
はPCl5 タイプのガスでよい。有利なことに、これら
の添加物は一般に堆積速度が増大するのを可能にする。
にとって適切なものである。好ましくは、それは550
〜760℃である。それは、好ましくは600と700
℃の間、すなわちガラス、特にシリカ−ソーダ−石灰ガ
ラスが寸法的に安定である温度とそれがフロートチャン
バを出てゆくときの温度との間、でよい。
適している態様ではそれは660〜760℃である。
願第96/11887号パンフレットに記載されている
それでよい。この組成物は、重量百分率で表して、
を、
のより低い徐冷温度を持ちα率が80〜95×10-7/
℃であるタイプのものである。
細書から引用される、もう一つの有利な組成物は、やは
り重量百分率でもって、
は>15%
うより低い徐冷温度を持つタイプのものである。(もう
一つの態様は、5〜10%のAl2 O3 含有量と0〜5
%のZrO2 含有量を選び、その他の成分の割合を変更
しないでおくものである。)
度は、ガラスが1014.5ポアズに等しい粘度ηに達する
ときの温度であることが思い出されよう。
の雰囲気中で、例えば酸素を少しも又はほとんど含まな
いN2 /H2 混合物中で、フロートチャンバにおいて、
及び/又はそれをフロートラインの更に下流でことによ
ってはわずかに低い温度で堆積させるために、酸素を含
まない不活性雰囲気を調節するためのボックスにおい
て、フロートガラスの帯上に連続式に堆積させることが
好ましい。
N及び/又はZrN/本発明による層/SiOC及び/
又はSiO2 のタイプの積重体を備え、本発明による上
記の層が一方ではTiN層及び/又はZrN層と、他方
ではSiOC層及び/又はSiO2 層との間にはるかに
強固な界面を持つのを可能にする、フィルター作用のあ
る太陽光制御グレージング集成体の製造を可能にする。
それはまた、上記のTiN及び/又はZrNを、SiO
C及び/又はSiO2 層の堆積後に工業ラインにおい
て、あるいは工業ラインを離れて、例えば層の積重体を
備えた基材が切断されて、曲げ加工/強化又は徐冷タイ
プの熱処理を受ける際に、表面の酸化の危険から効果的
に保護するのを可能にする。有利には、上記の層は幾何
学的厚さが10〜50nmであり、本発明による薄層の
幾何学的厚さは5〜20nm、SiOC及び/又はSi
O2 の上層の幾何学的厚さは30〜100nmである。
本発明による薄層タイプの積重体を備え、アルミニウム
の反射性層が薄い(30nm以下)かあるいは前述の国
際特許出願PCT/FR96/00362号明細書に記
載されているような鏡の機能が所望される場合にもっと
厚く、本発明による薄層が酸化保護剤としての役割と耐
引っかき機能の両方を有する、フィルターとして働く太
陽光制御グレージング集成体の製造を可能にする。
き性であるということであるグレージング集成体、すな
わちガラス基材が本発明によるSi3 N4 を基にした薄
層で被覆されているだけで、随意に真珠光防止層と組み
合わされる、例えば床スラブやガラス備品といったよう
なグレージング集成体を製造するのを可能にする。
化から保護される。本発明による薄層は、ガラス/Si
OC/F:SnO2 又はITO/本発明による薄層タイ
プの積重体を使って、低放射率の層と組み合わせてもよ
い。
明らかに、他の金属酸化物、例えばヨーロッパ特許出願
公開第0677493号明細書に記載されたようなもの
と、取り替えてもよい。
が高くて、使用する基材がガラス基材である場合に強化
し及び/又は曲げ加工することができる、薄層の積重体
を備えた任意のタイプの機能性グレージング集成体を製
造するのを可能にする。
/TiO2 タイプの積重体を使って、防汚機能が所望さ
れるグレージング集成体を生産するのを可能にする。
本質的に、アルカリ金属がガラスから酸化チタンTiO
2 を基にした層へと移動するのに対するバリヤ層として
働く役割を有し、こうして酸化チタンを基にした層の光
触媒効果を高める。その上、本発明による層の厚さがそ
れが干渉の相互作用を受けるのに適当である場合には、
それはまた真珠光防止層としても働く。
第97/10188号パンフレットに記載されているよ
うな、アナターゼタイプの結晶化した粒子の形態をして
いてもよい。
186号パンフレットに記載されているもののような、
少なくとも部分的に結晶化したフィルムの形態をしてい
てもよい。
ーンの如き、平坦スクリーンタイプの発光スクリーンの
製造を可能にする。この場合、本発明による薄層は、そ
れを上に堆積させる基材の化学組成物の性質に応じ、及
び/又はスクリーンにおけるこの同じ基材の位置(前面
又は後面)に、従ってその一番上にある機能性層、例え
ば電極や発光体の如きもの、スクリーンの動作にとって
本質的である構成要素の性質に応じて、様々な機能を果
たすことができる。
イプのものである、すなわちアルカリ性タイプの拡散す
る種を実質的に含まない組成を有する場合に、本発明に
よる薄層は、上方のコーティングから基材の方へ、特に
銀を基にした電極からの、拡散する種の移動に対するバ
リヤ層の本質的役割を非常に効果的に果たす。
リ金属を含有している場合、それはやはりそれらの移動
に対するバリヤ層の役割を果たす。
タイプの容器の表面処理にも適用され、本発明による硬
質層はそれらの容器を、例えばそれらに損傷を与えそう
な取扱い操作に関して、その層の認められる相対的な厚
さの不均一性がどんなであれ強化する。例えば、本発明
による硬質層の堆積は、容器を機械的に強化することに
より、特にそれを衝撃から保護することにより、容器の
外壁について、とは言え例えば成分が基材から漏れだす
のを防ぐよう、容器の内壁についても、行うことができ
る。
と2との助けを借りて、以下の限定しない例示する態様
の説明から明らかになろう。簡潔のために、これらの図
は種々の材料の相対的な厚さに関する比率に注意を払っ
ていない。下記の全ての例において、全ての薄層の堆積
はフロートチャンバ内で行う。
窒化ケイ素を基にした薄層2で被覆された、厚さが3m
mの透明なシリカ−ソーダ−石灰ガラス基材1、例えば
サン−ゴバン・ビトラージュ社によりPLANILUX
の商標で市販されるもの、を示している。
含有する前駆物質であるシランSiH4 と窒素を含有す
る前駆物質であるエチルアミンC2 H5 NH2 とを使用
する気相熱分解の技術により得られる。
対するエチルアミンの量の体積比がおよそ10に等しく
なるように選ばれる。このパラメーターは、層の構成成
分のおのおのの堆積を最適にするという点で有利であ
る。と言うのは、それは大きすぎてはならず、そうしな
いと気相で核が形成する危険が、従って粉体が生成する
危険がありえること、あるいは小さすぎてはならず、そ
うしないと層への窒素の取り込みが不十分になりかねな
いことが観測されたからである。
アミンを使って50〜300nmの厚さの層を堆積させ
ることが所望される場合に完全に申し分ないことが分か
る。
た基材1の上で、大気圧で行った。これらの条件下で、
本発明による層2の成長速度は60nm/minに達し
た。
およそ350nm、屈折率は約1.85である。マイク
ロプローブでの分析から、層2が原子百分率で32.7
%のケイ素、30.6%の窒素、21.1%の炭素、及
び15.6%の酸素を含有していることが示される。
といったような種々のパラメーターを変更することによ
り、窒素前駆物質としてエチルアミン以外のアミン、又
は複数種のアミンの混合物あるいはアンモニアを使用す
ることにより、取り込まれる種々の成分の量、特に炭素
のそれを調節するのを可能にする。
チルアミンCH3 NH2 、ジメチルアミン(CH3 )2
NH、ブチルアミンC4 H9 NH2 、及びプロピルアミ
ンC 3 H7 NH2 である。本発明による層2を堆積させ
るのに申し分ない温度は550〜700℃の範囲内にあ
る。
示すが、この表でTL 、RL 、及びAL はそれぞれ、光
の透過率の値、光の反射率の値、及び光の吸収率を百分
率でもって表しており、これらの値はD65光源を使用
し、ほぼ法線入射で測定された。
く、そして曇りが少しもないことが認められた。(曇り
は550nmに等しい波長での光の透過に対する拡散透
過の比であることが思い出されよう。)
層の機械的強さを測定するのを可能にする基材1につい
て、試験を行った。この試験は、エラストマーに埋め込
んだ砥粒粉末から製作した研削砥石を使って行われる。
機械は、Taber Instrument Corp
oration社製である。それは標準の摩耗試験機の
モデル174であり、研削砥石はCSIOFタイプのも
ので500グラムが負荷される。被覆した基材1を局所
的に50回の回転にさらし、次に光学顕微鏡を使って、
辺が1インチすなわち2.54cmに等しい四つの正方
形について引っかき傷の数を数える。それらを数えてか
ら、正方形当たりの引っかき傷の数の平均Rを計算す
る。最後に、下式からテーバー評価点(Taber s
core)TS を計算する。 TS =−0.18R+10 幾何学的厚さが300nmである本発明による層2につ
いては、この評価点は9.3に等しい。この値は損傷が
ほんの少ししかないことを示しており、従って本発明に
よる層の耐引っかき性が非常に良好であることを示すも
のである。
堆積させた「最も硬い」層であるとして知られる、フッ
素をドープした酸化スズF:SnO2 の幾何学的厚みが
340nmである層は、この試験の結果としてテーバー
評価点TS が9.1に等しいということに言及すること
ができる。
た層は機械的摩耗に対する耐性が本質的に非常に良好な
層であることがはっきりと分かり、また、それは非常に
透明であり可視範囲の波長における吸収が非常に少ない
ので、光学的な観点から非常に満足なものであることが
はっきりと分かる。
入れた薄層の積重体を有する、太陽防護タイプのグレー
ジング集成体を示している。
ガラスの基材1を、次に掲げる三つの層で連続して被覆
する。 ・ヨーロッパ特許出願公開第0638527号明細書に
記載されたように、四塩化チタンTiCl4 とメチルア
ミンCH3 NH2 を使用し気相熱分解により得られる、
厚さ23nmのTiNの第一の層3。 ・例1と同じ条件下で堆積させた、厚さがおよそ10n
mで屈折率が1.85に等しい本発明による第二の層
2。 ・ヨーロッパ特許出願公開第0518755号明細書に
記載されたようにシランとエチレンを使ってやはり気相
熱分解により得られる、厚さが65nmで屈折率が1.
65に等しい酸炭化ケイ素SiOCの第三の層4。この
層は本質的に、フロートを離れると、より詳しく言えば
徐冷がまにおいて、酸化するケイ素含有形態にある。
i3 N4 /SiOCタイプのものである。
SiOCからなる積重体を使って製造されたものであ
り、TiNとSiOCの二つの層は先に明らかにしたも
のと同じ特性を有し、そして同じ堆積条件下で得られ
る。
iNの第一の層3とSiOCの上層4の間に非常に強固
な界面を作りだすことが認められる。
上層4の堆積後に工業ラインで表面が酸化する危険から
TiNを効果的に保護する。適合する場合には、それ
は、基材が切断されて曲げ加工/強化又は徐冷タイプの
その後の熱処理を受ける際にTiNを絶縁する。
例2と3の二つの積重体のおのおのについての光の透過
率TL と、そしてまた太陽係数FS を測定後、TL −F
S の差に相当する選択率は、TiNとSiOCの二層の
間に挟まれた本発明による層2を有する例2の三層積重
体の場合に、その値が10%であるのではるかに良好で
あることが認められる。例3の二層積重体の場合には、
それは7%未満である。
明による窒化ケイ素を基にした層がその厚さに関し均一
である場合には、その厚さにわたり組成に所定の不均質
性をもたらすこと、詳しく言えば屈折率を変更しそして
上及び/又は下の層との最適な光学的及び/又は化学的
な相容性を可能とするようにすること、例えば、例2と
同じ層を使用する太陽防護グレージング集成体において
TiN側ではSi3 N 4 が多くなっていてSiOC側で
はSiONが多くなっている層とすることも明らかに可
能である、ということに注目すべきである。この「勾
配」層は、同じ気相熱分解堆積技術により、しかしなが
ら化学的な勾配を作りだすことができるノズル、例えば
フランス特許出願公開第2736632号明細書に記載
されたそれを使って、得ることができる。
摩耗に耐えることができ、そして吸収が非常に少ないの
で光学的な観点から大変に申し分のない(Si3 N4 を
基礎材料とする既知の層ではそうはならない)、窒化ケ
イ素を基礎材料とする新しい層となった。
法外な経費の負担を招かずに工業規模で使用することが
できる窒素含有の前駆物質を使って気相熱分解により速
い堆積速度で堆積させることができる。
えばTiNの機能性層と最後のSiOC層とを備えた日
射遮蔽(anti−solar)グレージング集成体を
製造するように、フロートガラスの帯の上で直列に三層
の積重体を大きな困難なく生産することが可能である堆
積温度に到達するのを可能にするので、適切な反応性を
有しており、本発明による層は、有利には、より強固な
界面を与えそして機能性層を、SiOCの上層の堆積後
に工業ラインでの生産を中断することなく、さもなけれ
ば工業ラインを離れての基材上での熱処理中に、酸化か
ら隔絶するために、従来の二層積重体に取り入れられ
る。
Claims (26)
- 【請求項1】 窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を基にした
少なくとも一つの薄層(2)で被覆された、ガラス基材
タイプの透明基材(1)であって、当該薄層(2)が元
素Si、O、N、Cを下記の原子百分率で含有すること
を特徴とする透明基材。 Si 30〜60%、特に40〜50% N 10〜56%、特に20〜56% O 1〜40%、特に5〜30% C 1〜40%、特に5〜30% - 【請求項2】 前記薄層が少なくとも1種の添加物、特
にハロゲンの形での添加物、好ましくはフッ素F、及び
/又はリンPもしくはホウ素Bの形での添加物を、好ま
しくは0.1〜5%の原子百分率で含有していることを
特徴とする、請求項1記載の基材。 - 【請求項3】 前記薄層が均質であり、又はその厚さを
通して組成勾配を有することを特徴とする、請求項1又
は2記載の基材。 - 【請求項4】 前記薄層の光の吸収率AL が100nm
の幾何学的厚さについて2%未満であることを特徴とす
る、請求項1から3までの一つに記載の基材。 - 【請求項5】 前記薄層の幾何学的厚さが5nm〜5μ
m、特に20〜1000nmであることを特徴とする、
請求項1から4までのいずれか一つに記載の基材。 - 【請求項6】 前記薄層の屈折率が1.6より大きく、
特に1.8〜2.0、好ましくは1.85であることを
特徴とする、請求項1から5までの一つに記載の基材。 - 【請求項7】 前記薄層が薄層の積重体の一部を形成し
ていて、それのうちの少なくとも一つの層は、ドープし
た金属酸化物からなる、金属窒化物/酸窒化物からな
る、又はアルミニウムもしくはケイ素タイプの金属から
なるタイプの、熱的特性、特にフィルター特性、太陽光
防護(solar−protection)特性もしく
は低放射率特性、及び/又は電気的特性及び/又は光学
的特性及び/又は光触媒特性を有する機能性層、例えば
鏡の機能を持つ層であり、あるいは前記薄層が反射防止
層の積重体の一部を形成していることを特徴とする、請
求項1から6までの一つに記載の基材。 - 【請求項8】 前記薄層が、特に、ガラス基材タイプ
の、当該基材からのイオンの、とりわけアルカリ金属の
イオンの及び酸素の拡散に対するバリヤ層として、ある
いは前記機能性層からプラズマスクリーンを製造しよう
とするガラス基材タイプの基材へのイオンの移動に対す
るバリヤ層として、あるいは核形成層もしくは光学的役
割を持つ層として、前記機能性層の下にあることを特徴
とする、請求項7記載の基材。 - 【請求項9】 前記薄層が、特に、当該機能性層を高温
酸化からもしくは化学的腐食から保護するための層、耐
引っかき性タイプの機械的保護層、光学的役割を持つ
層、又は上層の付着を向上させる層として、前記機能性
層の上にあることを特徴とする、請求項7記載の基材。 - 【請求項10】 前記機能性層が、フッ素をドープした
酸化スズF:SnO 2 、スズをドープした酸化インジウ
ムITO、インジウムをドープした酸化亜鉛In:Zn
O、フッ素をドープした酸化亜鉛F:ZnO、アルミニ
ウムをドープした酸化亜鉛Al:ZnOもしくはスズを
ドープした酸化亜鉛Sn:ZnO、混合酸化物Cd2 S
nO4 、窒化チタンTiNもしくは酸窒化チタン、又は
窒化ジルコニウムZrNから作られていることを特徴と
する、請求項7から9までの一つに記載の基材。 - 【請求項11】 前記薄層(2)が当該基材を被覆する
唯一の層であり、あるいは真珠光防止層と結合されて耐
引っかき機能を果たすことを特徴とする、請求項1から
6までの一つに記載の基材。 - 【請求項12】 前記薄層(2)の幾何学的厚さが少な
くとも250nmであることを特徴とする、請求項11
記載の基材。 - 【請求項13】 前記薄層が、ガラス/TiN及び/又
はZrN/薄層(2)/SiOC及び/又はSiO2 タ
イプの積重体の一部を形成し、そして特に、TiN及び
/又はZrNとSiOC及び/又はSiO2 の間の強固
な界面の機能と、当該SiOC及び/又はSiO2 の上
層の堆積後に工業ラインにおいて及び/又はそれを離れ
たところで酸化防止機能を果たすことを特徴とする、請
求項1から10までの一つに記載の基材。 - 【請求項14】 前記TiN層の幾何学的厚さが10〜
50nmであり、前記薄層(2)の幾何学的厚さが5〜
20nmであり、前記SiOC及び/又はSiO2 の上
層の幾何学的厚さが30〜100nmであること、そし
て前記積重体の選択率が少なくとも7%であることを特
徴とする、請求項13記載の基材。 - 【請求項15】 少なくとも1種のケイ素前駆物質と少
なくとも1種の窒素前駆物質とを含む、少なくとも2種
の前駆物質を使って気相熱分解技術により行われる、請
求項1から14までの一つに記載の薄層(2)の堆積方
法であって、少なくとも1種の窒素前駆物質がアミンの
形をしていることを特徴とする堆積方法。 - 【請求項16】 前記ケイ素前駆物質が、水素化ケイ素
及び/又はアルキルケイ素タイプのシランであり、又は
シラザンであることを特徴とする、請求項15記載の方
法。 - 【請求項17】 前記アミンが第一、第二又は第三アミ
ン、特におのおのが炭素原子数1〜6のアルキル基を有
するものであることを特徴とする、請求項15又は16
記載の方法。 - 【請求項18】 前記アミンがエチルアミンC2 H5 N
H2 、メチルアミンCH3 NH2 、ジメチルアミン(C
H3 )2 NH、ブチルアミンC4 H9 NH2又はプロピ
ルアミンC3 H7 NH2 であることを特徴とする、請求
項17記載の方法。 - 【請求項19】 モル数で表して前記ケイ素前駆物質の
量に対する前記窒素前駆物質の量の比が5と30の間に
あり、好ましくは10であることを特徴とする、請求項
15から18までの一つに記載の方法。 - 【請求項20】 添加物の前駆物質が前記ケイ素前駆物
質及び窒素前駆物質とは独立していて、特に、当該添加
物がフッ素Fである場合CF4 タイプのフッ素化したガ
スであり、そして当該添加物がリンP又はホウ素Bであ
る場合PO(OCH3 )3 タイプの有機ホスフェートキ
ャリヤガス又はトリエチルホスファイト、トリメチルホ
スファイト、トリメチルボライト、PCl3 もしくはP
F5 、PBr3 もしくはPCl5 タイプのガスであるこ
とを特徴とする、請求項15から19までの一つに記載
の方法。 - 【請求項21】 堆積の温度が550〜760℃となる
ように選ばれ、有利には660〜760℃であることを
特徴とする、請求項15から20までの一つに記載の方
法。 - 【請求項22】 前記薄層の堆積を、酸素を含まない、
本質的に不活性の又は水素を含有している雰囲気中で、
フロートチャンバにおいて及び/又は当該不活性又は還
元性の雰囲気の調節のためのボックスにおいて、フロー
トガラスの帯上で連続式に行うことを特徴とする、請求
項15から21までの一つに記載の方法。 - 【請求項23】 フラットスクリーンタイプの発光スク
リーン、例えばプラズマスクリーン等の、前面又は背面
に、フィルタータイプもしくは低放射率タイプの太陽光
防護及び/又は耐引っかき性のための薄層、及び/又は
鏡もしくは反射防止機能を有する及び/又は防汚機能を
有する薄層を備えたグレージング集成体の製造への、請
求項1から12までの一つに記載の基材又は請求項15
から22までの一つに記載の方法の利用。 - 【請求項24】 強化可能/曲げ加工可能な及び/又は
非常に耐久性の薄層を備えた、グレージング集成体の製
造への、請求項23記載の利用。 - 【請求項25】 前記基材が透明でありあるいは全体に
着色されている一体式、積層式又は多重グレージング集
成体への、請求項24記載の利用。 - 【請求項26】 ガラス壜タイプの容器又はフラスコの
内表面及び/又は外表面の処理への、請求項1から11
までの一つに記載の製品又は請求項15から22までの
一つに記載の方法の利用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9701468A FR2759362B1 (fr) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | Substrat transparent muni d'au moins une couche mince a base de nitrure ou d'oxynitrure de silicium et son procede d'obtention |
| FR9701468 | 1997-02-10 |
Publications (2)
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