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WO2012165501A1 - 低放射率積層体、および複層ガラス - Google Patents

低放射率積層体、および複層ガラス Download PDF

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WO2012165501A1
WO2012165501A1 PCT/JP2012/063979 JP2012063979W WO2012165501A1 WO 2012165501 A1 WO2012165501 A1 WO 2012165501A1 JP 2012063979 W JP2012063979 W JP 2012063979W WO 2012165501 A1 WO2012165501 A1 WO 2012165501A1
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WO
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layer
oxide
low emissivity
titanium
laminate
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PCT/JP2012/063979
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English (en)
French (fr)
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和也 矢尾板
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • C23C14/083Oxides of refractory metals or yttrium

Definitions

  • the present invention relates to a low emissivity laminate and a multi-layer glass, and particularly to a low emissivity laminate suitably used for a multi-layer glass, and a multi-layer glass using the low emissivity laminate.
  • Low emissivity laminates are widely used in window glass for buildings and automobiles in order to reduce heat radiation by reducing radiation of heat rays. For this reason, the low emissivity laminate is required to have a low emissivity of the heat rays so as not to let the heat in the room escape. Therefore, the low emissivity laminate is generally configured to include a metal layer having low radiation. For example, a first transparent oxide layer, a low emissivity metal layer, and a second transparent oxide layer laminated in this order on a transparent substrate such as a glass substrate, and further, a low emissivity metal layer or a transparent oxide One obtained by repeatedly laminating layers is known (for example, see Patent Document 1 or 2).
  • the low emissivity laminate is made compatible with lowering the emissivity of the heat rays and increasing the visible light transmittance and near infrared light transmittance from the viewpoint of more excellent characteristics. It has been demanded.
  • the surface resistance value of the low emissivity laminate can be lowered, and the emissivity of the heat rays can be lowered.
  • the emissivity of the heat rays and the surface resistance value of the low emissivity laminate have a one-to-one relationship, and the emissivity of the heat rays can be lowered by lowering the surface resistance value of the low emissivity laminate.
  • the low emissivity metal layer is thickened, the visible light transmittance and the near infrared light transmittance are lowered, and the solar radiation acquisition rate is reduced when the multilayer glass is used.
  • the visible light transmittance and the near infrared light transmittance can be increased, and the solar radiation acquisition rate when the multilayer glass is obtained can be increased.
  • the low emissivity metal layer is thinned, the surface resistance value of the low emissivity laminate is increased and the emissivity of the heat rays is increased.
  • lowering the emissivity of heat rays lowers the visible light transmittance and near infrared light transmittance, and conversely increases the visible light transmittance and near infrared light transmittance.
  • the emissivity of the heat rays is increased, and there has been no technology that can satisfy these opposing requirements and have excellent characteristics.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the emissivity of heat rays is sufficiently low, and the visible light transmittance and the near infrared light transmittance are sufficiently high.
  • the object is to provide a low emissivity laminate.
  • this invention aims at providing the multilayer glass excellent in the characteristic compared with the former by using such a low emissivity laminated body.
  • the low emissivity laminate of the present invention is characterized in that the surface resistance value is 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate is 0.60 or more when a multilayer glass is used.
  • the low-emissivity laminate of the present invention contains a first titanium oxide-containing layer containing an oxide of titanium, a low-emissivity metal layer mainly composed of silver, and an oxide of titanium on a transparent substrate. It has a thin film laminated portion formed by forming at least the second titanium oxide-containing layer in this order.
  • the multilayer glass of the present invention is a multilayer glass having a low emissivity laminate and a transparent counter substrate disposed to face the low emissivity laminate, and the low emissivity laminate is described above. It is the low emissivity laminate of the present invention.
  • the surface resistance value is 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate is 0.60 or more when it is a multi-layer glass, which is superior in characteristics compared to the conventional one.
  • a low-emissivity laminate can be provided.
  • the low emissivity laminate of the present invention that is, the surface resistance value is 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate when the double-glazed glass is used is 0.60.
  • Sectional drawing which shows an example of the low emissivity laminated body of the 1st Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows an example of the low emissivity laminated body of the 2nd Embodiment of this invention.
  • the typical sectional view showing an example of the multilayer glass of the present invention.
  • the figure which shows the relationship between target material and the surface resistance value (Rs) of a low emissivity laminated body.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the low emissivity laminate according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows the state of each layer at the stage of film formation.
  • the low emissivity laminate 1 has a transparent substrate 2 and a thin film laminate portion 3 formed on the transparent substrate 2.
  • the thin film stack portion 3 includes, in order from the transparent substrate 2 side, a first transparent oxide layer 31, a base oxide layer 32, a low emissivity metal layer 33, an antioxidant barrier layer 34, and a second transparent oxide.
  • the layer 35 is formed by film formation.
  • the first transparent oxide layer 31 is the first titanium oxide-containing layer of the present invention
  • the antioxidant barrier layer 34 is the second of the present invention. It is a titanium oxide containing layer.
  • the transparent substrate 2 is not particularly limited as long as it has transparency.
  • a float plate glass such as soda-lime glass usually used as a window glass for buildings, or the like by a roll-out method.
  • Examples thereof include plate glass having inorganic transparency such as manufactured soda-lime glass.
  • the plate glass any one of clear glass (transparent glass), colorless glass such as highly transmissive glass, and green colored glass such as heat ray absorbing glass can be used, and the shape of the glass is not particularly limited.
  • colorless glass such as clear glass and high transmittance glass is preferable.
  • colorless glass such as clear glass or high transmittance glass having high visible light transmittance and high solar energy transmittance is preferable.
  • netted glass can be used in addition to various tempered glass such as air-cooled tempered glass and chemically tempered glass.
  • various glass substrates such as borosilicate glass, low expansion glass, zero expansion glass, low expansion crystallized glass, and zero expansion crystallized glass can be used.
  • other than the glass substrate include amorphous resin substrates such as polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyvinyl chloride resin, and polyethylene resin.
  • the thickness of the transparent substrate 2 is not necessarily limited, but is usually preferably 1 to 10 mm.
  • the first transparent oxide layer 31 (that is, the first titanium oxide-containing layer) contains a titanium oxide.
  • a titanium oxide By containing a titanium oxide, visible light transmittance and near infrared light transmittance can be increased.
  • the first transparent oxide layer 31 may be made of an oxide that satisfies the stoichiometric composition with respect to the stoichiometric composition, but is similarly made of an oxide barrier layer made of an oxide of titanium. It is preferable that the degree of oxidation is higher than that of 34, and it is particularly preferable that the oxide is made of an oxide satisfying the stoichiometric composition.
  • the first transparent oxide layer 31 is preferably composed mainly of a titanium oxide.
  • the thing which has an oxide of titanium as a main component is what contains 50 atomic% or more of titanium in the total amount (100 atomic%) of oxide constituent elements (except oxygen) other than titanium and titanium.
  • titanium oxide By using titanium oxide as a main component, visible light transmittance and near infrared light transmittance can be further increased.
  • the first transparent oxide layer 31 can contain an oxide constituent element other than titanium.
  • oxide constituent elements other than titanium include niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum, and these may contain one or more of them.
  • Titanium, niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum are, for example, titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) in the first transparent oxide layer 31. ), Zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), or a composite oxide thereof.
  • the first transparent oxide layer 31 contains an oxide constituent element other than titanium, from the viewpoint of increasing the visible light transmittance and the near infrared light transmittance, an oxide constituent element other than titanium and titanium (oxygen is added).
  • the oxide constituent elements other than titanium are preferably 30 atomic% or less, more preferably 20 atomic% or less, and 10 atomic% or less. Further preferred.
  • the first transparent oxide layer 31 is preferably made of only an oxide of titanium, particularly from the viewpoint of increasing visible light transmittance and near infrared light transmittance, and particularly has a stoichiometric composition. It is preferable to consist only of titanium (TiO 2 ).
  • the thickness of the first transparent oxide layer 31 is not necessarily limited, but is preferably 10 to 30 nm. By setting the thickness of the first transparent oxide layer 31 to 10 nm or more, the visible light transmittance and the near infrared light transmittance can be increased. If the thickness of the first transparent oxide layer 31 is 30 nm, the visible light transmittance and the near-infrared light transmittance can be sufficiently increased, and the thickness can be reduced to 30 nm or less to reduce production time. Property can be improved.
  • the term “to” indicating the above numerical range is used in the sense that the numerical values described before and after it are used as the lower limit value and the upper limit value, and unless otherwise specified, “to” is the same hereinafter. Used with meaning.
  • the base oxide layer 32 serves as a base layer for forming the low emissivity metal layer 33 and contains, for example, zinc oxide as a main component.
  • zinc oxide as a main component means that zinc contains 50 mass% or more in the total amount (100 mass%) of zinc and oxide constituent elements other than zinc (excluding oxygen). It is. By using zinc oxide as a main component, visible light transmittance and near infrared light transmittance can be further increased.
  • the low emissivity metal layer 33 formed thereon can be made homogeneous and dense by crystallization or the like.
  • the base oxide layer 32 can contain an oxide constituent element other than zinc.
  • oxide constituent elements other than zinc examples include tin, aluminum, chromium, titanium, silicon, boron, magnesium, and gallium, and these can contain one or more kinds.
  • oxide constituent element other than zinc By containing an oxide constituent element other than zinc in the base oxide layer 32, the adhesiveness with the first transparent oxide layer 31 is improved, and the visible light transmittance and the near infrared light transmittance are improved. be able to.
  • Zinc, tin, aluminum, chromium, titanium, silicon, boron, magnesium, gallium are contained in the base oxide layer 32, for example, zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), As chromium oxide (Cr 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), boron oxide (B 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), or these It is contained as a complex oxide.
  • oxide constituent elements other than zinc aluminum and tin are more preferable because they are inexpensive.
  • Aluminum is particularly preferable because it is an inexpensive material and can increase the deposition rate. Tin is also preferable because it is a relatively inexpensive material.
  • the oxide component other than zinc is included in the base oxide layer 32
  • the element is preferably 1 to 50% by mass. Visible light transmittance and near-infrared light transmittance can be effectively improved by making the ratio of oxide constituent elements other than zinc 1 mass% or more.
  • stability of the low emissivity metal layer 33 formed on the base oxide layer 32 is securable by making the ratio of oxide structural elements other than zinc into 50 mass% or less.
  • aluminum is preferably 1 to 10% by mass, preferably 1 to 5% by mass in the total amount of zinc and aluminum (in 100% by mass). Is more preferable.
  • the thickness of the base oxide layer 32 is preferably 3 to 15 nm. By setting the thickness of the base oxide layer 32 to 3 nm or more, crystallization of the base oxide layer 32 can be promoted, and the low-emissivity metal layer 33 formed thereon is made uniform and dense. be able to. If the thickness of the base oxide layer 32 is 15 nm, it is sufficient for promoting crystallization, and by setting the thickness to 15 nm or less, the surface of the base oxide layer 32 becomes rough, thereby reducing the low emissivity metal layer. It can suppress that the characteristic of 33 falls.
  • the thickness of the base oxide layer 32 is more preferably 5 to 11 nm from the viewpoint of making the low emissivity metal layer 33 homogeneous and dense and having excellent characteristics.
  • the low emissivity metal layer 33 is mainly composed of silver, and specifically contains 90% by mass or more of silver.
  • the low emissivity metal layer 33 may contain one or more additive elements selected from the group consisting of palladium, gold, copper, and platinum together with silver.
  • an additive element By containing an additive element, the visible light transmittance and near infrared light transmittance can be improved, and the emissivity of heat rays having a longer wavelength than visible light and near infrared light can be reduced.
  • the stability of silver can also be increased. However, it is preferable to use only silver from the viewpoint of productivity.
  • the total amount of the additive element is 0.1 to 10% by mass in the entire low emissivity metal layer 33.
  • the content of the additive element 0.1% by mass or more, the above effect can be easily obtained.
  • the content of the additive element is more preferably 0.1 to 5.0% by mass, and further preferably 0.1 to 2.0% by mass.
  • the thickness of the low emissivity metal layer 33 is preferably 8 to 17 nm. By setting the thickness of the low emissivity metal layer 33 to 8 nm or more, the surface resistance value of the low emissivity laminate 1 can be effectively reduced, and the emissivity of heat rays can be reduced. Moreover, visible light transmittance and near-infrared light transmittance can be ensured by setting the thickness of the low emissivity metal layer 33 to 17 nm or less.
  • the thickness of the low emissivity metal layer 33 is more preferably 10 to 15 nm from the viewpoint of ensuring visible light transmittance and near infrared light transmittance while reducing the surface resistance value of the low emissivity laminate 1. More preferably, it is 11 to 14 nm.
  • the anti-oxidation barrier layer 34 (that is, the second titanium oxide-containing layer in the configuration of FIG. 1) suppresses oxidation of the low emissivity metal layer 33 during the formation of the second transparent oxide layer 35.
  • the oxidation barrier layer 34 contains an oxide of titanium, and is made of an oxide that is oxygen-deficient with respect to the stoichiometric composition. That is, the second titanium oxide-containing layer contains TiO x , and x is preferably in the range of 1 ⁇ x ⁇ 2, and more preferably in the range of 1.5 ⁇ x ⁇ 2.0.
  • the antioxidant barrier layer 34 is preferably composed mainly of a titanium oxide.
  • the thing which has an oxide of titanium as a main component is what contains 50 atomic% or more of titanium in the total amount (100 atomic%) of oxide constituent elements (except oxygen) other than titanium and titanium.
  • the antioxidant barrier layer 34 can contain an oxide constituent element other than titanium.
  • oxide constituent elements other than titanium include niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum, and these may contain one or more of them.
  • Titanium, niobium, tantalum, tungsten, and molybdenum include, for example, TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2), Nb 2 O x (4 ⁇ x ⁇ 5), Ta 2 O x (4 ⁇ x) in the antioxidant barrier layer 34. ⁇ 5), ZrO x (1 ⁇ x ⁇ 2), SiO x (1 ⁇ x ⁇ 2), WO x (2 ⁇ x ⁇ 3), MoO x (2 ⁇ x ⁇ 3), or a composite oxide thereof Contained as.
  • the oxide barrier layer 34 contains an oxide constituent element other than titanium, from the viewpoint of increasing the visible light transmittance and near infrared light transmittance, oxide constituent elements other than titanium and titanium (excluding oxygen) and In the total amount (100 atomic%), the oxide constituent elements other than titanium are preferably 30 atomic% or less, more preferably 20 atomic% or less, and even more preferably 10 atomic% or less.
  • the antioxidant barrier layer 34 is preferably made of only an oxide of titanium from the viewpoint of increasing visible light transmittance and near infrared light transmittance, and particularly oxygen-deficient with respect to the stoichiometric composition. it is preferable to consist solely of an oxide TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2 ).
  • the oxidation barrier layer 34 is partially or entirely oxidized when the second transparent oxide layer 35 is formed. For this reason, after the second transparent oxide layer 35 is formed, it does not necessarily need to be made of an oxide deficient in oxygen with respect to the stoichiometric composition. For example, it has a stoichiometric composition formed by oxidation. It may be composed of an oxide layer and an unoxidized layer remaining without being oxidized, or may be composed only of an oxide layer having a stoichiometric composition formed by oxidation.
  • the thickness of the antioxidant barrier layer 34 is preferably 3 nm or more. By setting the thickness of the antioxidant barrier layer 34 to 3 nm or more, oxidation of the low emissivity metal layer 33 can be effectively suppressed.
  • the thickness of the anti-oxidation barrier layer 34 is not particularly limited as long as it is 3 nm or more, but 10 nm is sufficient to suppress the oxidation of the low emissivity metal layer 33, and is 10 nm or less. Thus, productivity can be improved by shortening the film formation time.
  • the second transparent oxide layer 35 is not particularly limited as long as it has a refractive index of 1.9 or more.
  • a layer containing a zinc oxide is preferable.
  • the second transparent oxide layer 35 is preferably composed mainly of zinc oxide.
  • the thing which has a zinc oxide as a main component contains 50 mass% or more of zinc in the total amount (100 mass%) of zinc and oxide constituent elements (except oxygen) other than zinc.
  • the second transparent oxide layer 35 can contain an oxide constituent element other than zinc.
  • oxide constituent elements other than zinc include tin, aluminum, chromium, titanium, silicon, boron, magnesium, and gallium, and these can contain one or more.
  • Zinc, tin, aluminum, chromium, titanium, silicon, boron, magnesium, and gallium are included in the second transparent oxide layer 35, for example, tin oxide (SnO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), chromium oxide ( Cr 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), boron oxide (B 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), or a composite oxide thereof Contained as a product.
  • oxide constituent elements aluminum and tin are more preferable because compatibility with the antioxidant barrier layer 34 can be improved.
  • Aluminum is particularly preferable because it is an inexpensive material and can increase the deposition rate, and tin is also more preferable because it is a relatively inexpensive material.
  • an oxide constituent element other than zinc in the second transparent oxide layer 35, in the total amount (100% by mass) of zinc and an oxide constituent element other than zinc (excluding oxygen), other than zinc
  • the oxide constituent element is preferably 1 to 50% by mass.
  • aluminum when aluminum is contained as an oxide constituent element other than zinc, aluminum is more preferably 1 to 10% by mass in the total amount of zinc and aluminum (in 100% by mass), and 1 to 5% by mass is more preferable. It is particularly preferable that
  • Examples of the second transparent oxide layer 35 include those containing a tin oxide as a main component in addition to those containing a zinc oxide (zinc oxide (ZnO)) as a main component.
  • a tin oxide as a main component
  • ZnO zinc oxide
  • the raw material cost can be reduced, the production cost can be reduced by improving the film formation rate, the internal stress can be reduced, and the oxidation barrier layer 34 can be reduced.
  • the durability of the thin film laminated portion 3 3.
  • the total amount of tin and oxide constituent elements other than tin (excluding oxygen) Medium (in 100% by mass) and those containing 50% by mass or more of tin are more preferable.
  • the second transparent oxide layer 35 includes titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), in addition to those containing zinc oxide or tin oxide. ), Tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), or a composite oxide thereof. These materials have slightly higher raw material costs and production costs than those containing zinc oxide or tin oxide, but they are optically similar to those containing zinc oxide or tin oxide. Characteristics can be obtained.
  • the thickness of the second transparent oxide layer 35 is not necessarily limited, but is preferably 30 to 60 nm. By setting it to 30 nm or more, the visible light transmittance and the near infrared light transmittance can be increased, and the appearance can be improved by suppressing the surface from being reddish. If the thickness of the second transparent oxide layer 35 is 60 nm, the visible light transmittance and the near-infrared light transmittance can be sufficiently increased, and the thickness can be reduced to 60 nm or less to reduce production time. Property can be improved.
  • the thickness of the second transparent oxide layer 35 is more preferably 40 to 50 nm from the viewpoint of visible light transmittance, near infrared light transmittance, appearance, productivity, and the like.
  • the first transparent oxide layer (first titanium oxide-containing layer) 31 and the anti-oxidation barrier layer (second titanium oxide-containing layer) 34, that is, the low emissivity metal layer 33 are sandwiched between the respective layers.
  • the first transparent oxide layer 31 on the transparent substrate 2 side with respect to the low emissivity metal layer 33 is the anti-oxidation barrier layer 34 on the opposite side.
  • the film is formed using a target having a lower degree of oxidation.
  • the first transparent oxide layer 31 can have a high compressive stress, and the surface of the low emissivity laminate 1 can be obtained without increasing the thickness of the low emissivity metal layer 33.
  • the resistance value can be reduced.
  • the first transparent oxide layer (first titanium oxide-containing layer) 31 uses a metal target containing titanium as a sputtering target, and reactive sputtering in a sputtering gas with a sufficiently high oxidizing gas concentration. those formed as TiO 2 by performing are preferred.
  • the antioxidant barrier layer (second titanium oxide-containing layer) 34 contains a titanium oxide as a sputtering target, and is a reduction made of an oxygen-deficient oxide with respect to the stoichiometric composition. It is preferable that the target is formed as TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2) by performing sputtering in a sputtering gas using a reactive oxide target and having a lower oxidizing gas concentration than the reactive sputtering described above. .
  • those containing titanium as a main component that is, those containing 50 atomic% or more of titanium in the total amount (100 atomic%) of titanium and elements other than titanium, are preferably made of only titanium. Is more preferable.
  • 50% of titanium is used in a total amount (100 atomic%) of titanium and oxide constituent elements other than titanium (excluding oxygen), which are mainly composed of titanium oxide.
  • those containing at least atomic% are preferred, those comprising only TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2) are more preferred, and those comprising only TiO x (1.5 ⁇ x ⁇ 2.0) are particularly preferred.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the low emissivity laminate 1 of the second embodiment.
  • the low emissivity laminate 1 is not limited to the one having the anti-oxidation barrier layer 34 and the second transparent oxide layer 35 like the low emissivity laminate 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • the anti-oxidation barrier layer 34 may not be provided, but only the second transparent oxide layer 35 may be provided.
  • the second transparent oxide layer 35 is the second titanium oxide-containing layer in the present invention.
  • This 2nd transparent oxide layer 35 can be made into the composition similar to the antioxidant barrier layer 34 in the low emissivity laminated body 1 of 1st Embodiment.
  • the thickness of the second transparent oxide layer 35 in the second embodiment is not necessarily limited, but is preferably 30 to 60 nm. By setting it to 30 nm or more, the visible light transmittance and the near infrared light transmittance can be increased, and the appearance can be improved by suppressing the surface from being reddish. If the thickness of the second transparent oxide layer 35 is 60 nm, the visible light transmittance and the near-infrared light transmittance can be sufficiently increased, and the thickness can be reduced to 60 nm or less to reduce production time. Property can be improved.
  • the thickness of the second transparent oxide layer 35 is more preferably 40 to 50 nm from the viewpoint of visible light transmittance, near infrared light transmittance, appearance, productivity, and the like.
  • the first transparent oxide layer 31 on the transparent substrate 2 side with respect to the low emissivity metal layer 33 is also opposite to the titanium oxide-containing layer containing the respective titanium oxides formed across the 33.
  • the film is preferably formed as TiO 2 using a target having a lower degree of oxidation than the second transparent oxide layer 35 on the side.
  • the first transparent oxide layer 31 can have a high compressive stress, and the surface of the low emissivity laminate 1 can be obtained without increasing the thickness of the low emissivity metal layer 33.
  • the resistance value can be reduced. Thereby, while making the emissivity of a heat ray low, visible light transmittance and near-infrared light transmittance can be made high, and the solar radiation acquisition rate when it is set as a multilayer glass can be made high.
  • the low emissivity laminate 1 of the present invention is characterized in that the surface resistance value is 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate is 0.60 or more when a multilayer glass is used.
  • the first transparent oxide layer 31 on the transparent substrate 2 side with respect to the low-emissivity metal layer 33 is replaced with the antioxidant barrier layer 34 (first side) on the opposite side.
  • the solar radiation acquisition rate when it is set as a layer glass can be 0.60 or more.
  • the surface resistance value is not particularly limited as long as it is 3.3 ⁇ / ⁇ or less, but it is usually preferably 2.0 to 3.2 ⁇ / ⁇ .
  • a known surface resistance measuring device can be used.
  • a portable surface resistance measuring device “STRATOMETER” manufactured by NAYY can be suitably used.
  • a laminate having a size of 100 mm square was used, and the measurement was performed in a state where the measuring instrument side element part was applied to the center of the laminate without tilting the measuring instrument.
  • the solar radiation acquisition rate in the case of a multi-layer glass is not particularly limited as long as it is 0.60 or more, but usually 0.60 to 0.65 is preferable.
  • the multi-layer glass for measuring the solar radiation acquisition rate is not particularly limited.
  • the low emissivity laminated body 1 is provided with a 3 mm-thick float plate glass with a 15 mm interval, and the above-mentioned An example is one in which argon gas is sealed in the gap portion.
  • the low emissivity laminated body 1 of this invention should just be a solar radiation acquisition rate becoming 0.60 or more when it is set as such a multilayer glass.
  • the solar radiation acquisition rate is obtained based on JIS R3106: 1998.
  • the low-emissivity laminate 1 of the present invention preferably has a compressive stress with a total film stress of 23 Pa ⁇ m or more.
  • the surface resistance value can be 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate can be 0.60 or more when a multilayer glass is used.
  • the first transparent oxide layer 31 on the transparent substrate 2 side with respect to the low emissivity metal layer 33 is disposed on the opposite side.
  • the total film stress is reduced. It may have a compressive stress of 23 Pa ⁇ m or more.
  • the total film stress of the low-emissivity laminate 1 is not particularly limited as long as it has a compressive stress of 23 Pa ⁇ m or more, but usually has a compressive stress of 24 to 30 Pa ⁇ m.
  • the total film stress is obtained by laminating a thin film laminated portion having the same structure as the thin film laminated portion 3 of the low emissivity laminated body 1 on a silicon wafer. For example, “FLX-2320 Thin Film Measurement System” manufactured by TENCOR Can be measured.
  • the low emissivity laminate 1 of the present invention can be manufactured by forming each layer constituting the thin film laminate portion 3 on the transparent substrate 2 by sputtering.
  • the low emissivity laminate 1 of the present invention has the first transparent oxide layer 31 on the transparent substrate 2 side with respect to the low emissivity metal layer 33, and the oxidation barrier layer on the opposite side. It is preferable to form a film using a target having a lower degree of oxidation than 34 (first embodiment) or the second transparent oxide layer 35 (second embodiment).
  • the first transparent oxide layer 31 is formed as TiO 2 by performing reactive sputtering in a sputtering gas with a sufficiently high oxidizing gas concentration using a metal target containing titanium as a sputtering target.
  • the antioxidant barrier layer 34 (first embodiment) or the second transparent oxide layer 35 (second embodiment) contains a titanium oxide as a sputtering target and has a stoichiometry.
  • TiO x is obtained by using a reducing oxide target made of an oxide deficient in oxygen with respect to the composition and performing sputtering in a sputtering gas having a lower oxidizing gas concentration than the reactive sputtering described above. It is preferable to form.
  • the metal target is preferably one containing titanium as a main component, that is, one containing 50 atomic% or more of titanium in the total amount (100 atomic%) of titanium and elements other than titanium.
  • the metal target can contain an additive element other than titanium. Examples of additive elements other than titanium include niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum, and these can contain one or more of them.
  • the metal target contains an additive element other than titanium, the total amount (100 atomic%) of titanium and the additional element other than titanium is preferably 30 atomic% or less, more preferably 20 atomic% or less. Preferably, it is 10 atomic% or less.
  • the metal target is preferably made of only titanium from the viewpoint of increasing the visible light transmittance and near infrared light transmittance.
  • titanium is 50 atomic% in a total amount (100 atomic%) of a titanium oxide as a main component, that is, a total amount (100 atomic%) of titanium and an oxide constituent element other than titanium (excluding oxygen). What contains above is preferable.
  • the reducing oxide target can contain an oxide constituent element other than titanium. Examples of oxide constituent elements other than titanium include niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum, and these may contain one or more of them.
  • Titanium, niobium, tantalum, zirconium, silicon, tungsten, and molybdenum are among the reducing oxide targets, such as TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2), Nb 2 O x (4 ⁇ x ⁇ 5), Ta 2 O x. (4 ⁇ x ⁇ 5), ZrO x (1 ⁇ x ⁇ 2), SiO x (1 ⁇ x ⁇ 2), WO x (2 ⁇ x ⁇ 3), MoO x (2 ⁇ x ⁇ 3), or these It is contained as a complex oxide.
  • the reducing oxide target contains an oxide constituent element other than titanium
  • the oxide constituent element other than titanium in the total amount (100 atomic%) of titanium and an oxide constituent element other than titanium (excluding oxygen) Is preferably 30 atomic percent or less, more preferably 20 atomic percent or less, and even more preferably 10 atomic percent or less.
  • the reducing oxide target is preferably made of only TiO x (1 ⁇ x ⁇ 2) from the viewpoint of increasing visible light transmittance and near infrared light transmittance.
  • Such a reducible oxide target uses a mixture of an oxide powder and an oxide-constituting metal powder, for example, by a high-pressure compression method, a sintering method, a spraying method, or the like described in International Publication WO97 / 08359. Can be produced.
  • the first transparent oxide layer 31 may be formed as a TiO 2 film using a metal target and a sputtering gas containing, for example, 30 to 100% by volume of an oxidizing gas and the remainder being an inert gas. preferable. By setting it as such a film-forming method, the visible light transmittance and near-infrared light transmittance of the 1st transparent oxide layer 31 can be made high.
  • oxygen gas is generally used as the oxidizing gas.
  • the antioxidant barrier layer 34 (first embodiment) and the second transparent oxide layer 35 (second embodiment) use a reducing oxide target and, for example, 10% by volume or less of an oxidizing gas. It is preferable to form a film as TiO x by sputtering using a sputtering gas with the remainder being an inert gas. By setting the oxidizing gas concentration in the above range, the oxidation of the low emissivity metal layer 33 can be effectively suppressed.
  • oxygen gas is generally used, but nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, carbon dioxide, ozone and the like can also be used.
  • the method for forming the underlying oxide layer 32 (first and second embodiments) and the second transparent oxide layer 35 (first embodiment) is not particularly limited.
  • the base oxide layer 32 and the second transparent oxide layer 35 are formed by, for example, using a metal target as a sputtering target and performing reactive sputtering in a sputtering gas having a sufficiently high oxidizing gas concentration. Can do.
  • a metal target for example, a metal target containing zinc is preferably used.
  • the metal target containing zinc can contain oxide constituent elements other than zinc.
  • oxide constituent elements other than zinc include tin, aluminum, chromium, titanium, silicon, boron, magnesium, and gallium, and these can contain one or more kinds.
  • the oxide constituent element other than zinc is preferably 1 to 50 mass% in the total amount (100 mass%) of zinc and the oxide constituent element other than zinc. .
  • the method for forming the low emissivity metal layer 33 is not particularly limited.
  • the low emissivity metal layer 33 can be formed, for example, by using a sputtering target containing 90% by mass or more of silver and performing sputtering in an inert gas.
  • the metal target can contain one or more additive elements selected from palladium, gold, and platinum. When the additive element is contained in the metal target, the total content of these elements is preferably 0.1 to 10% by mass.
  • the low emissivity laminate 1 of the present invention can be suitably used as a double-glazed glass.
  • FIG. 3 shows an example of the multilayer glass 10.
  • the multi-layer glass 10 has a transparent counter substrate 11 made of a glass substrate or the like facing the low emissivity laminated body 1, and an intermediate between the low emissivity laminated body 1 and the transparent counter substrate 11. Spacers 13 are arranged so that the layer 12 is formed.
  • the low emissivity laminate 1 is disposed on the indoor side with respect to the transparent counter substrate 11, and the thin film laminate 3 shown in FIGS. 1 and 2 is located on the intermediate layer 12 side. It arrange
  • the intermediate layer 12 is filled with, for example, argon gas.
  • a primary sealant 14 seals between the low emissivity laminate 1 and the spacer 13 and between the transparent counter substrate 11 and the spacer 13. Further, the peripheral edge between the laminate 1 and the transparent counter substrate 11 is sealed with a secondary sealing material 15.
  • a space 131 is provided inside the spacer 13, and a hole 132 that connects the space 131 and the intermediate layer 12 is provided. In the space 131, drying for suppressing condensation in the intermediate layer 12 is provided. Agent 16 is filled.
  • the solar radiation acquisition rate can be 0.60 or more by using the low emissivity laminate 1 of the present invention.
  • the solar radiation acquisition rate is not particularly limited as long as it is 0.60 or more, but is preferably 0.61 or more.
  • a solar radiation acquisition rate is calculated
  • a heat transmissivity can be made into 1.15 W / m ⁇ 2 > K or less by using the low emissivity laminated body 1 of this invention.
  • a heat transmissivity is calculated
  • the visible light transmittance (Tv) can be set to 70% or more by using the low emissivity laminate 1 of the present invention.
  • the visible light transmittance (Tv) is obtained based on JIS R3106: 1998.
  • FIG. 4 shows a glass substrate (100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 3 mm (plate thickness)) as a transparent substrate, a transparent oxide layer (TiO 2 layer, thickness 20 nm) made of titanium oxide (TiO 2 ), zinc and aluminum.
  • Transparent oxide layer (AlZn oxide layer (1)) made of an oxide of the above, low emissivity metal layer made of silver (Ag layer, thickness 14 nm), antioxidant barrier layer made of zinc and aluminum (AlZn alloy layer, Thickness 1.15 nm), and a transparent oxide layer (AlZn oxide layer (2), thickness 48 nm) made of oxides of zinc and aluminum were sequentially formed.
  • Ti target titanium target
  • TiO x target titanium
  • the thickness of the AlZn oxide layer (1) was changed, and an optimum film thickness that minimizes the surface resistance value was searched and compared. Below, the formation method of each layer is shown.
  • ⁇ TiO 2 layer (using Ti target)> Argon and oxygen were introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at a flow rate ratio of 600 sccm: 400 sccm, and a TiO 2 layer was formed by reactive AC magnetron sputtering using a Ti target.
  • the sputter target was a tube type having a length of 1778 mm, and 40 kW was applied as a sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 4 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar.
  • the sputter target was a tube type having a length of 1778 mm, and 48 kW was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 3.9 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar.
  • AlZn oxide layer (1), (2)> Argon and oxygen are introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at a flow rate ratio of 1000 sccm: 900 sccm, and reactive AC magnetron sputtering is performed using a target (AlZn alloy target) made of a zinc alloy containing 2% by mass of aluminum. An AlZn oxide layer was formed.
  • the sputter target was a tube type having a length of 1778 mm, and 30 kW was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 7.0 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar.
  • ⁇ Ag layer> Argon was introduced into the vacuum chamber at 1000 sccm as a discharge gas, and an Ag layer was formed by AC magnetron sputtering using a silver target (Ag target).
  • the area of the sputtering target was 100 ⁇ 1700 mm 2 and 3 kW was applied as the sputtering power.
  • the pressure in the vacuum chamber was 5.0 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar.
  • AlZn alloy layer> Argon was introduced into the vacuum chamber at 1000 sccm as a discharge gas, and an AlZn alloy layer was formed by AC magnetron sputtering using a target (AlZn alloy target) made of a zinc alloy containing 2% by mass of aluminum.
  • the sputter target was a tube type having a length of 1778 mm, and 1 kW was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 4.5 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar.
  • the surface resistance value of the low emissivity laminate is greatly increased as compared with the case of using a TiO x target. It can be seen that it can be reduced.
  • Table 1 shows a low emissivity laminate (hereinafter referred to as low emissivity used for obtaining the relationship shown in FIG. 4) that is used to obtain the relationship between the target material of FIG.
  • the low-emissivity laminate having a configuration substantially similar to that of “low-emissivity laminate for FIG. 4”) is obtained by forming a TiO 2 layer by reactive sputtering using a Ti target.
  • the thickness of the Ag layer (low emissivity metal layer) necessary for setting the surface resistivity of the low emissivity laminate to 3 ⁇ / ⁇ for the case where the TiO 2 layer is formed using the TiO x target is shown. It is a thing.
  • AlZn alloy layer which is an antioxidant barrier layer
  • Each layer was formed under the same conditions as the low emissivity laminate for FIG.
  • low emissivity laminates low emissivity laminates of samples (1-1) to (3-5) having the configuration shown in Table 2 (composition and film thickness when each layer was formed) were manufactured. That is, a glass substrate (FL3 (float glass plate with a thickness of 3 mm, visible light transmittance: 90.4%)), 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 3 mm (plate thickness)) is used as a transparent substrate, and a thin film laminated portion is obtained by DC sputtering. Formed.
  • the low emissivity laminate of Sample 2-1 is an example of the present invention.
  • the low emissivity laminates of Samples (1-1) to (1-3) are formed on a glass substrate with a titanium oxide layer (TiO 2 layer, a first transparent oxide layer), an oxide layer of zinc and aluminum ( AlZn oxide layer, base oxide layer), silver layer (Ag layer, low emissivity metal layer), zinc and aluminum alloy layer (AlZn alloy layer, antioxidant barrier layer), zinc and tin oxide layer (SnZn) An oxide layer and a second transparent oxide layer) were sequentially formed to form a thin film stack portion.
  • the low emissivity laminates of samples (2-1) to (3-5) are replaced with the AlZn alloy layers (antioxidation barrier layers) of the low emissivity laminates of samples (1-1) to (1-3).
  • TiO 2 layer (using Ti target)> (first transparent oxide layer) Argon and oxygen were introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at a flow rate ratio of 30 sccm: 70 sccm, and formed by reactive DC magnetron sputtering using the Ti target described above.
  • the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 500 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the TiO 2 layer was 20 nm.
  • the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 500 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the TiO 2 layer was 20 nm.
  • AlZn oxide layer> Argon and oxygen were introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at a flow rate ratio of 30 sccm: 70 sccm, and formed by reactive DC magnetron sputtering using the AlZn alloy target described above.
  • the size of the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 500 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the AlZn oxide layer was 8 nm.
  • ⁇ Ag layer> (low emissivity metal layer) Argon was introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at 50 sccm, and the magnet was formed by DC magnetron sputtering using the above Ag target.
  • the size of the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 100 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the Ag layer was changed as shown in Table 2.
  • AlZn alloy layer> Argon was introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at 100 sccm, and the magnet was formed by DC magnetron sputtering using the AlZn alloy target described above.
  • the size of the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 15 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the AlZn alloy layer was 0.7 nm.
  • the size of the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 50 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the TiO x layer was 5 nm.
  • ⁇ SnZn oxide layer> (first transparent oxide layer) Argon and oxygen were introduced into the vacuum chamber as a discharge gas at a flow rate ratio of 30 sccm: 70 sccm, and formed by reactive DC magnetron sputtering using the SnZn alloy target described above.
  • the size of the sputtering target was 70 ⁇ 200 mm 2 and 500 W was applied as the sputtering power. At this time, the pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa.
  • the thickness of the SnZn oxide layer was 48 nm.
  • the surface resistance values (Rs) of the low emissivity laminates of the samples (1-1) to (3-5) thus manufactured were measured.
  • the surface resistance value (Rs) was measured using a portable surface resistance measuring instrument “STRATOMETER” manufactured by NAYY.
  • Multi-layer glass uses a glass substrate with a thickness of 3 mm (FL3 (float glass plate with a thickness of 3 mm, visible light transmittance: 90.4%)) as a transparent counter substrate facing the low emissivity laminate, and emits low radiation.
  • the thickness of the intermediate layer between the rate laminate and the transparent counter substrate was 15 mm, and the intermediate layer was filled with argon gas.
  • the spectrophotometer measurement was performed using UV3100 manufactured by SHIMADZU.
  • the emissivity was measured using a conversion formula between the measurement result obtained in advance by JASCO FT / IR-420 and the surface resistance value.
  • the heat transmissivity (U), the solar radiation acquisition rate (g), and the visible light transmittance (Tv) are calculated. Asked.
  • the heat transmissibility was determined based on JIS R3107: 1998.
  • the solar radiation acquisition rate (g) and visible light transmittance (Tv) were determined based on JIS R3106: 1998. The results are shown in Table 2.
  • the surface resistance value (Rs) can be made 3.3 ⁇ / ⁇ or less, and the solar radiation acquisition rate (g) when it is a double-layer glass is 0.60. It turns out that it can do it above.
  • the heat transmissivity (U) when it is a double-glazed glass is 1.15 W / m 2 ⁇ K or less
  • the visible light transmittance (Tv) It can be seen that can be increased to 70 [%] or more.
  • each layer is formed on a silicon wafer as shown in Table 3 to produce a low emissivity laminate for measuring the film stress of Samples (4-1) to (4-4).
  • the film stress was measured.
  • the low emissivity laminate for measuring the film stress of the sample (4-3) corresponds to an example of the present invention.
  • Each layer was formed in the same manner as in the low emissivity laminates of Samples (1-1) to (3-5).
  • the film stress was measured using “FLX-2320 Thin Film Measurement System” manufactured by TENCOR.
  • the results are shown in Table 3.
  • As for the stress value a positive value indicates tensile stress, and a negative value indicates compressive stress.
  • the compressive stress can be increased and the thickness of the Ag layer (low emissivity metal layer) is the same as that of the other. It can be seen that the surface resistance can be lowered.
  • the emissivity of the heat rays is sufficiently low, and the visible light transmittance and the near infrared light transmittance are sufficiently high, and a low emissivity laminate having excellent characteristics as compared with the conventional one can be provided.
  • a low emissivity laminate is particularly useful for double-glazed glass.
  • SYMBOLS 1 Low emissivity laminated body, 2 ... Transparent base

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Abstract

 熱線の放射率が低く、可視光透過率や近赤外光透過率が高い低放射率積層体を提供すること。 透明基体上に、チタンの酸化物を含有する第1のチタン酸化物含有層、銀を主成分とする低放射率金属層、およびチタンの酸化物を含有する第2のチタン酸化物含有層を少なくともこの順に成膜してなる薄膜積層部を有する低放射率積層体であって、表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上であるもの。

Description

低放射率積層体、および複層ガラス
 本発明は、低放射率積層体、および複層ガラスに係り、特に複層ガラスに好適に用いられる低放射率積層体、およびこの低放射率積層体を用いた複層ガラスに関する。
 低放射率積層体は、熱線の放射を抑制して冷暖房の負荷を軽減するために、建築物や自動車等の窓ガラスに広く利用されている。そのため、低放射率積層体には、室内の熱を逃がさないように熱線の放射率が低いことが要求される。そのため、低放射率積層体としては、一般的に低放射性を有する金属層を含む構成となっている。例えば、ガラス基板等の透明基体上に、第1の透明酸化物層、低放射率金属層、および第2の透明酸化物層をこの順に積層したもの、さらに低放射率金属層や透明酸化物層を繰り返し積層したものが知られている(例えば、特許文献1または2参照)。一方、室内の明るさの観点から可視光の取り込み、また太陽熱の取り込みの観点から近赤外光領域の光の取り込みへの要求も高まってきている。したがって、低放射率積層体には、より特性に優れたものとする観点から、熱線の放射率を低くすることと併せて、可視光透過率および近赤外光透過率を高くし、両立することが求められてきている。
日本特開昭62-41740号公報 日本特開平5-229052号公報
 一般に、低放射率金属層を厚くすることで、低放射率積層体の表面抵抗値を下げることができ、熱線の放射率を低くすることができる。ここで、熱線の放射率と低放射率積層体の表面抵抗値とはほぼ一対一の関係にあり、低放射率積層体の表面抵抗値を下げることで熱線の放射率を下げることができる。しかし、低放射率金属層を厚くした場合、可視光透過率や近赤外光透過率が低くなり、複層ガラスとしたときの日射取得率が低くなる。反対に、低放射率金属層を薄くすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を高くし、複層ガラスとしたときの日射取得率を高くできる。しかし、低放射率金属層を薄くした場合、低放射率積層体の表面抵抗値が高くなり、熱線の放射率が高くなる。このように、低放射率積層体については、熱線の放射率を低くすると可視光透過率や近赤外光透過率が低くなり、反対に可視光透過率や近赤外光透過率を高くすると熱線の放射率が高くなるという課題があり、これらの相対する要求を両立でき、特性に優れたものとする技術は、従来存在しなかった。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、熱線の放射率が十分低く、かつ可視光透過率や近赤外光透過率も十分高く、従来に比べて特性の優れた低放射率積層体を提供することを目的としている。また、本発明は、このような低放射率積層体を用いることによって、従来に比べて特性の優れた複層ガラスを提供することを目的としている。
 本発明の低放射率積層体は、表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上であることを特徴とする。
 本発明の低放射率積層体は、透明基体上に、チタンの酸化物を含有する第1のチタン酸化物含有層、銀を主成分とする低放射率金属層、およびチタンの酸化物を含有する第2のチタン酸化物含有層を少なくともこの順に成膜してなる薄膜積層部を有することを特徴とする。
 本発明の複層ガラスは、低放射率積層体と、前記低放射率積層体に対向して配置された透明対向基板とを有する複層ガラスであって、前記低放射率積層体が上記した本発明の低放射率積層体であることを特徴とする。
 本発明の低放射率積層体によれば、表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上であって、従来に比べて特性の優れた低放射率積層体を提供することができる。
 また、本発明の複層ガラスによれば、上記した本発明の低放射率積層体、すなわち表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上である低放射率積層体を用いることで、従来に比べて特性の優れた複層ガラスを提供することができる。
本発明の第1の実施形態の低放射率積層体の一例を示す断面図。 本発明の第2の実施形態の低放射率積層体の一例を示す断面図。 本発明の複層ガラスの一例を示す模式的断面図。 ターゲット材料と低放射率積層体の表面抵抗値(Rs)との関係を示す図。
 以下、本発明の低放射率積層体の実施形態について説明する。
 図1は、第1の実施形態の低放射率積層体の一例を示す模式的断面図である。なお、図1は、各層の成膜段階での状態を示すものである。
 低放射率積層体1は、透明基体2と、この透明基体2上に形成された薄膜積層部3とを有する。薄膜積層部3は、例えば、透明基体2側から順に、第1の透明酸化物層31、下地酸化物層32、低放射率金属層33、酸化防止バリア層34、および第2の透明酸化物層35が成膜されて形成されている。なお、この本発明の低放射率積層体1については、第1の透明酸化物層31が本発明の第1のチタン酸化物含有層とされ、酸化防止バリア層34が本発明の第2のチタン酸化物含有層とされている。
 透明基体2は、透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、建築物用窓ガラス等として通常使用されているソーダ石灰ガラス等のフロ-ト板ガラス、ロ-ルアウト法で製造されたソーダ石灰ガラス等の無機質の透明性を有する板ガラスが挙げられる。当該板ガラスには、クリアガラス(透明ガラス)、高透過ガラス等の無色のもの、熱線吸収ガラス等の緑等に着色されたもののいずれも使用でき、ガラスの形状等は特に限定されるものではないが、可視光透過率等を考慮すると、クリアガラス、高透過ガラス等の無色ガラスが好ましい。特に、日射取得率0.60以上とするためには、可視光透過率、および日射エネルギー透過率が高いクリアガラス、高透過ガラス等の無色ガラスが好ましい。
 また、平板ガラス、曲げ板ガラスはもちろん風冷強化ガラス、化学強化ガラス等の各種強化ガラスの他に網入りガラスも使用できる。さらには、ホウケイ酸塩ガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス、低膨張結晶化ガラス、ゼロ膨張結晶化ガラス等の各種ガラス基材を用いることができる。また、ガラス基材以外の例としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリエチレン樹脂等の非晶質の樹脂基材が挙げられる。透明基体2の厚さは、必ずしも限定されるものではないが、通常、1~10mmが好ましい。
 第1の透明酸化物層31(すなわち、第1のチタン酸化物含有層)は、チタンの酸化物を含有するものである。チタンの酸化物を含有するものとすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができる。第1の透明酸化物層31は、化学量論組成に対して、化学量論組成を満たす酸化物からなるものとしてもよいが、同様にチタンの酸化物からなるものとされる酸化防止バリア層34に比べて酸化度を高くすることが好ましく、特に化学量論組成を満たす酸化物からなるものとすることが好ましい。
 第1の透明酸化物層31は、チタンの酸化物を主成分とするものが好ましい。チタンの酸化物を主成分とするものとは、チタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものである。チタンの酸化物を主成分とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率をより高くすることができる。
 第1の透明酸化物層31には、チタン以外の酸化物構成元素を含有させることができる。チタン以外の酸化物構成元素としては、例えば、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。
 チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンは、第1の透明酸化物層31中、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化タングステン(WO)、酸化モリブデン(MoO)として、またはこれらの複合酸化物として含有される。
 第1の透明酸化物層31にチタン以外の酸化物構成元素を含有させる場合、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、チタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタン以外の酸化物構成元素を30原子%以下とすることが好ましく、20原子%以下とすることがより好ましく、10原子%以下とすることがさらに好ましい。第1の透明酸化物層31は、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、特にチタンの酸化物のみからなるものとすることが好ましく、特に化学量論組成を有する二酸化チタン(TiO)のみからなるものとすることが好ましい。
 第1の透明酸化物層31の厚さは、必ずしも限定されるものではないが、10~30nmが好ましい。第1の透明酸化物層31の厚さを10nm以上とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができる。第1の透明酸化物層31の厚さは30nmもあれば、可視光透過率や近赤外光透過率を十分に高くでき、30nm以下の厚さとすることで、成膜時間の短縮により生産性を良好とすることができる。
 上記した数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「~」は、同様の意味をもって使用される。
 下地酸化物層32は、低放射率金属層33を形成するための下地層となるものであり、例えば、亜鉛の酸化物を主成分として含有するものである。ここにおいて、亜鉛の酸化物を主成分とするものとは、亜鉛と亜鉛以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100質量%)中、亜鉛を50質量%以上含有するものである。亜鉛の酸化物を主成分とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率をより高くすることができる。
 亜鉛の酸化物を含有するものとすることで、その結晶化等により、その上に形成される低放射率金属層33を均質にするとともに緻密なものとすることができる。下地酸化物層32には、亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させることができる。亜鉛以外の酸化物構成元素としては、例えば、スズ、アルミニウム、クロム、チタン、シリコン、ホウ素、マグネシウム、ガリウムが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。下地酸化物層32に亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させることで、第1の透明酸化物層31との密着性を向上させるとともに、可視光透過率や近赤外光透過率を向上させることができる。
 亜鉛、スズ、アルミニウム、クロム、チタン、シリコン、ホウ素、マグネシウム、ガリウムは、下地酸化物層32中、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化クロム(Cr)、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、酸化ホウ素(B)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ガリウム(Ga)として、またはこれらの複合酸化物として含有される。亜鉛以外の酸化物構成元素としては、アルミニウム、スズが安価であるため、より好ましい。アルミニウムは、安価な材料であるとともに、成膜速度を高くできるために特に好ましい。スズについても、比較的安価な材料であるためにより好ましい。
 下地酸化物層32に亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させる場合、亜鉛と亜鉛以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量中(100質量%中)、亜鉛以外の酸化物構成元素を1~50質量%とすることが好ましい。亜鉛以外の酸化物構成元素の割合を1質量%以上とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を効果的に向上させることができる。また、亜鉛以外の酸化物構成元素の割合を50質量%以下とすることで、下地酸化物層32の上に形成される低放射率金属層33の安定性を確保できる。例えば、下地酸化物層32にアルミニウムを含有させる場合、亜鉛とアルミニウムとの合計量中(100質量%中)、アルミニウムを1~10質量%とすることが好ましく、1~5質量%とすることがより好ましい。
 下地酸化物層32の厚さは、3~15nmが好ましい。下地酸化物層32の厚さを3nm以上とすることで、下地酸化物層32の結晶化を促進でき、その上に形成される低放射率金属層33を均質にするとともに緻密なものとすることができる。下地酸化物層32の厚さは15nmもあれば、結晶化の促進には十分であり、15nm以下の厚さとすることで、下地酸化物層32の表面が粗くなることにより低放射率金属層33の特性が低下することを抑制できる。下地酸化物層32の厚さは、より低放射率金属層33を均質にするとともに緻密なものとし、特性に優れたものとする観点から、5~11nmがより好ましい。
 低放射率金属層33は、銀を主成分とするものであり、具体的には銀を90質量%以上含有するものである。低放射率金属層33には、銀とともに、パラジウム、金、銅、および白金からなる群から選ばれる1種または2種以上の添加元素を含有させることができる。添加元素を含有させることで、可視光透過率や近赤外光透過率を向上させることができるとともに、可視光や近赤外光よりも波長の長い熱線の放射率を低下させることができ、銀の安定性も高めることができる。ただし、生産性の観点から、銀のみを使用することが好ましい。
 低放射率金属層33に添加元素を含有させる場合、低放射率金属層33の全体中、添加元素の合計量を0.1~10質量%とすることが好ましい。添加元素の含有量を0.1質量%以上とすることで、上記効果を得やすくなる。また、添加元素の含有量を10質量%以下とすることで、成膜速度、可視光透過率、近赤外光透過率等の低下、熱線の放射率の上昇等を抑制できる。添加元素を含有させる場合、その含有量は、0.1~5.0質量%とすることがより好ましく、0.1~2.0質量%とすることがさらに好ましい。
 低放射率金属層33の厚さは、8~17nmが好ましい。低放射率金属層33の厚さを8nm以上とすることで、低放射率積層体1の表面抵抗値を効果的に低減し、熱線の放射率を低下させることができる。また、低放射率金属層33の厚さを17nm以下とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を確保することができる。低放射率金属層33の厚さは、低放射率積層体1の表面抵抗値を低下させつつ、可視光透過率や近赤外光透過率を確保する観点から、10~15nmがより好ましく、11~14nmがさらに好ましい。
 酸化防止バリア層34(すなわち、図1の構成においては第2のチタン酸化物含有層)は、第2の透明酸化物層35の成膜時における低放射率金属層33の酸化を抑制するために設けられる。酸化防止バリア層34は、チタンの酸化物を含有するものであって、化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物からなるものである。すなわち、第2のチタン酸化物含有層は、TiOを含有するものであって、xが、1<x<2の範囲が好ましく、1.5<x<2.0の範囲がより好ましい。化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物からなるものとすることで、第2の透明酸化物層35の成膜時における低放射率金属層33の酸化を抑制できる。酸化防止バリア層34は、チタンの酸化物を主成分とするものが好ましい。チタンの酸化物を主成分とするものとは、チタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものである。
 酸化防止バリア層34には、チタン以外の酸化物構成元素を含有させることができる。チタン以外の酸化物構成元素としては、例えば、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。
 チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデンは、酸化防止バリア層34中、例えば、TiO(1<x<2)、Nb(4<x<5)、Ta(4<x<5)、ZrO(1<x<2)、SiO(1<x<2)、WO(2<x<3)、MoO(2<x<3)、またはこれらの複合酸化物として含有される。
 酸化防止バリア層34にチタン以外の酸化物構成元素を含有させる場合、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、チタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタン以外の酸化物構成元素を30原子%以下とすることが好ましく、20原子%以下とすることがより好ましく、10原子%以下とすることがさらに好ましい。酸化防止バリア層34は、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、チタンの酸化物のみからなるものとすることが好ましく、特に化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物であるTiO(1<x<2)のみからなるものとすることが好ましい。
 なお、酸化防止バリア層34は、第2の透明酸化物層35の成膜時に一部または全部が酸化される。このため、第2の透明酸化物層35の成膜後は、必ずしも化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物からなる必要はなく、例えば、酸化により形成された化学量論組成を有する酸化層と、酸化されずに残った未酸化層とからなるものとなっていてもよいし、酸化により形成された化学量論組成を有する酸化層のみからなるものとなっていてもよい。
 酸化防止バリア層34の厚さは、3nm以上が好ましい。酸化防止バリア層34の厚さを3nm以上とすることで、低放射率金属層33の酸化を効果的に抑制できる。酸化防止バリア層34の厚さは、3nm以上であれば特に制限されるものではないが、低放射率金属層33の酸化を抑制するためには10nmもあれば十分であり、10nm以下とすることで成膜時間の短縮により生産性を向上できる。
 第2の透明酸化物層35は、屈折率が1.9以上のものであれば特に限定されるものではないが、例えば、亜鉛の酸化物を含有するものが好ましい。亜鉛の酸化物を含有することで、原料コストを低減できるとともに、成膜速度の向上により生産コストを低減できる。第2の透明酸化物層35は、亜鉛の酸化物を主成分とするものが好ましい。亜鉛の酸化物を主成分とするものとは、亜鉛と亜鉛以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100質量%)中、亜鉛を50質量%以上含有するものである。
 第2の透明酸化物層35には、亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させることができる。亜鉛以外の酸化物構成元素としては、例えば、スズ、アルミニウム、クロム、チタン、ケイ素、ホウ素、マグネシウム、ガリウムが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させることで、酸化防止バリア層34との密着性を良好にするとともに、可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができる。
 亜鉛、スズ、アルミニウム、クロム、チタン、シリコン、ホウ素、マグネシウム、ガリウムは、第2の透明酸化物層35中、例えば、酸化スズ(SnO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化クロム(Cr)、酸化チタン(TiO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化ホウ素(B)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ガリウム(Ga)として、またはこれらの複合酸化物として含有される。酸化物構成元素の中でも、酸化防止バリア層34との相性を良好にできることから、アルミニウム、スズがより好ましい。また、アルミニウムは、安価な材料であるとともに、成膜速度を高くできるために特に好ましく、スズについても、比較的安価な材料であるためにより好ましい。
 第2の透明酸化物層35に亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させる場合、亜鉛と亜鉛以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量中(100質量%)中、亜鉛以外の酸化物構成元素を1~50質量%とすることが好ましい。例えば、亜鉛以外の酸化物構成元素としてアルミニウムを含有させる場合、亜鉛とアルミニウムとの合計量中(100質量%中)、アルミニウムを1~10質量%とすることがより好ましく、1~5質量%とすることが特に好ましい。
 第2の透明酸化物層35としては、亜鉛の酸化物(酸化亜鉛(ZnO))を主成分として含有するもの以外に、スズの酸化物を主成分として含有するものが挙げられる。スズの酸化物(酸化スズ(SnO)を含有するものについても、原料コストを低減できるとともに、成膜速度の向上により生産コストを低減できる。また、内部応力を低減でき、酸化防止バリア層34との相性を良好とし、薄膜積層部3の耐久性を向上できる。スズの酸化物を主成分として含有するものについては、スズとスズ以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量中(100質量%中)、スズを50質量%以上含有するものがより好ましい。
 第2の透明酸化物層35としては、亜鉛の酸化物やスズの酸化物を含有するもの以外に、酸化チタン(TiO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、酸化タングステン(WO)、酸化モリブデン(MoO)、またはこれらの複合酸化物からなるものでもよい。これらのものについては、亜鉛の酸化物やスズの酸化物を含有するものに比べて原料コストや生産コストは若干増加するが、亜鉛の酸化物やスズの酸化物を含有するものと同様の光学特性を得ることができる。
 第2の透明酸化物層35の厚さは、必ずしも限定されるものではないが、30~60nmが好ましい。30nm以上とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができるとともに、表面が赤味を帯びることを抑制して外観を良好にできる。第2の透明酸化物層35の厚さは60nmもあれば、可視光透過率や近赤外光透過率を十分に高くでき、60nm以下の厚さとすることで、成膜時間の短縮により生産性を良好とすることができる。第2の透明酸化物層35の厚さは、可視光透過率や近赤外光透過率、外観、生産性等の観点から、40~50nmがより好ましい。
 第1の透明酸化物層(第1のチタン酸化物含有層)31と酸化防止バリア層(第2のチタン酸化物含有層)34、すなわち低放射率金属層33を挟んで形成されるそれぞれのチタンの酸化物を含有するチタン酸化物含有層については、低放射率金属層33に対して透明基体2側となる第1の透明酸化物層31がその反対側となる酸化防止バリア層34に比べて酸化度の低いターゲットを用いて成膜されたものであることが好ましい。このようなものとすることで、第1の透明酸化物層31に高い圧縮応力を持たせることができ、低放射率金属層33の厚さを増加させずに低放射率積層体1の表面抵抗値を低下させることができる。これにより、熱線の放射率を低くするとともに、可視光透過率や近赤外光透過率を高くし、複層ガラスとしたときの日射取得率を高くすることができる。
 例えば、第1の透明酸化物層(第1のチタン酸化物含有層)31は、スパッタリングターゲットとしてチタンを含有する金属ターゲットを用い、酸化性ガス濃度を十分に高くしたスパッタガス中で反応性スパッタを行うことによりTiOとして形成されたものが好ましい。また、酸化防止バリア層(第2のチタン酸化物含有層)34は、スパッタリングターゲットとしてチタンの酸化物を含有するものであって、化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物からなる還元性酸化物ターゲットを用いるとともに、酸化性ガス濃度を上記した反応性スパッタに比べて低濃度としたスパッタガス中でスパッタを行うことによりTiO(1<x<2)として形成されたものが好ましい。
 上記した金属ターゲットとしては、チタンを主成分とするもの、すなわちチタンとチタン以外の元素との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものが好ましく、チタンのみからなるものがより好ましい。また、還元性酸化物ターゲットとしては、チタンの酸化物を主成分とするもの、すなわちチタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものが好ましく、TiO(1<x<2)のみからなるものがより好ましく、特にTiO(1.5<x<2.0)のみからなるものが好ましい。
 図2は、第2の実施形態の低放射率積層体1の一例を示す模式的断面図である。
 低放射率積層体1としては、図1に示した第1の実施形態の低放射率積層体1のように酸化防止バリア層34と第2の透明酸化物層35とを有するものに限られず、例えば、図2のように酸化防止バリア層34を有せずに、第2の透明酸化物層35のみを有するものであってもよい。なお、この場合、第2の透明酸化物層35が本発明にいうところの第2のチタン酸化物含有層とされる。この第2の透明酸化物層35は、第1の実施形態の低放射率積層体1における酸化防止バリア層34と同様の組成とすることができる。
 第2の実施形態における第2の透明酸化物層35の厚さは、必ずしも限定されるものではないが、30~60nmが好ましい。30nm以上とすることで、可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができるとともに、表面が赤味を帯びることを抑制して外観を良好にできる。第2の透明酸化物層35の厚さは60nmもあれば、可視光透過率や近赤外光透過率を十分に高くでき、60nm以下の厚さとすることで、成膜時間の短縮により生産性を良好とすることができる。第2の透明酸化物層35の厚さは、可視光透過率や近赤外光透過率、外観、生産性等の観点から、40~50nmがより好ましい。
 第2の実施形態における第1の透明酸化物層(第1のチタン酸化物含有層)31と第2の透明酸化物層(第2のチタン酸化物含有層)35、すなわち低放射率金属層33を挟んで形成されるそれぞれのチタンの酸化物を含有するチタン酸化物含有層についても、低放射率金属層33に対して透明基体2側となる第1の透明酸化物層31がその反対側となる第2の透明酸化物層35に比べて酸化度の低いターゲットを用いてTiOとして成膜されたものであることが好ましい。このようなものとすることで、第1の透明酸化物層31に高い圧縮応力を持たせることができ、低放射率金属層33の厚さを増加させずに低放射率積層体1の表面抵抗値を低下させることができる。これにより、熱線の放射率を低くするとともに、可視光透過率や近赤外光透過率を高くし、複層ガラスとしたときの日射取得率を高くすることができる。
 なお、第2の実施形態の低放射率積層体1のように、酸化防止バリア層34を設けずに第2の透明酸化物層35のみを設ける場合、チタンの酸化物を含有する還元性酸化物ターゲットを用いて厚く成膜する必要があり、第1の実施形態の低放射率積層体1に比べて原料コストや生産コストが増加しやすい。このため、原料コストや生産コストの観点からは、第1の実施形態の低放射率積層体1のように、酸化防止バリア層34と第2の透明酸化物層35とを設けるものが好ましい。
 本発明の低放射率積層体1は、表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上であることを特徴とする。本発明の低放射率積層体1によれば、低放射率金属層33に対して透明基体2側となる第1の透明酸化物層31をその反対側となる酸化防止バリア層34(第1の実施形態)あるいは第2の透明酸化物層35(第2の実施形態)に比べて酸化度の低いターゲットを用いて成膜することで、表面抵抗値を3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率を0.60以上とすることができる。
 表面抵抗値は、3.3Ω/□以下であれば特に制限されるものではないが、通常、2.0~3.2Ω/□が好ましい。表面抵抗値の測定には、公知の表面抵抗測定器を用いることができるが、例えば、NAGY社製の携帯式表面抵抗測定器「STRATOMETER」を好適に用いることができる。測定には100mm四方の大きさの積層体を用い、測定器が傾くことなく、積層体中央部に測定器側の素子部分を当てた状態で測定を行った。
 複層ガラスとしたときの日射取得率は、0.60以上であれば特に制限されるものではないが、通常、0.60~0.65が好ましい。日射取得率を測定するための複層ガラスは特に制限されるものではないが、例えば、低放射率積層体1に15mmの間隔を設けて厚さ3mmのフロ-ト板ガラスを配置するとともに、上記間隔部分にアルゴンガスを封入したものが挙げられる。本発明の低放射率積層体1は、このような複層ガラスとしたときに日射取得率が0.60以上となるものであればよい。日射取得率は、JIS R3106:1998に基づいて求められる。
 本発明の低放射率積層体1は、全膜応力が23Pa・m以上の圧縮応力を有することが好ましい。23Pa・m以上の圧縮応力を有するものとすることで、表面抵抗値を3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率を0.60以上とすることができる。本発明の低放射率積層体1によれば、上記構成とすることに加えて、低放射率金属層33に対して透明基体2側となる第1の透明酸化物層31をその反対側となる酸化防止バリア層34(第1の実施形態)あるいは第2の透明酸化物層35(第2の実施形態)に比べて酸化度の低いターゲットを用いて成膜することで、全膜応力を23Pa・m以上の圧縮応力を有するものとすることができる。
 低放射率積層体1の全膜応力は23Pa・m以上の圧縮応力を有するものであれば特に制限されるものではないが、通常、24~30Pa・mの圧縮応力を有するものが好ましい。全膜応力は、シリコンウェハ上に、低放射率積層体1の薄膜積層部3と同様の構成を有する薄膜積層部を積層し、例えば、TENCOR社製の「FLX-2320 Thin Film Stress Measurement System」を用いて測定することができる。
 本発明の低放射率積層体1は、透明基体2上に、薄膜積層部3を構成する各層をスパッタ法により成膜することで製造できる。本発明の低放射率積層体1は、既に説明したように、低放射率金属層33に対して透明基体2側となる第1の透明酸化物層31をその反対側となる酸化防止バリア層34(第1の実施形態)あるいは第2の透明酸化物層35(第2の実施形態)に比べて酸化度の低いターゲットを用いて成膜することが好ましい。
 例えば、第1の透明酸化物層31は、スパッタリングターゲットとしてチタンを含有する金属ターゲットを用い、酸化性ガス濃度を十分に高くしたスパッタガス中で反応性スパッタを行うことによりTiOとして形成することが好ましい。また、酸化防止バリア層34(第1の実施形態)あるいは第2の透明酸化物層35(第2の実施形態)は、スパッタリングターゲットとしてチタンの酸化物を含有するものであって、化学量論組成に対して酸素が欠乏した酸化物からなる還元性酸化物ターゲットを用いるとともに、酸化性ガス濃度を上記した反応性スパッタに比べて低濃度としたスパッタガス中でスパッタを行うことによりTiOとして形成することが好ましい。
 金属ターゲットとしては、チタンを主成分とするもの、すなわちチタンとチタン以外の元素との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものが好ましい。金属ターゲットには、チタン以外の添加元素を含有させることができる。チタン以外の添加元素としては、例えば、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。金属ターゲットにチタン以外の添加元素を含有させる場合、チタンとチタン以外の添加元素との合計量(100原子%)中、30原子%以下とすることが好ましく、20原子%以下とすることがより好ましく、10原子%以下とすることがさらに好ましい。金属ターゲットは、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、特にチタンのみからなるものが好ましい。
 還元性酸化物ターゲットとしては、チタンの酸化物を主成分とするもの、すなわちチタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタンを50原子%以上含有するものが好ましい。還元性酸化物ターゲットには、チタン以外の酸化物構成元素を含有させることができる。チタン以外の酸化物構成元素としては、例えば、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。
 チタン、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ケイ素、タングステン、モリブデンは、還元性酸化物ターゲット中、例えば、TiO(1<x<2)、Nb(4<x<5)、Ta(4<x<5)、ZrO(1<x<2)、SiO(1<x<2)、WO(2<x<3)、MoO(2<x<3)、またはこれらの複合酸化物として含有される。
 還元性酸化物ターゲットにチタン以外の酸化物構成元素を含有させる場合、チタンとチタン以外の酸化物構成元素(酸素を除く)との合計量(100原子%)中、チタン以外の酸化物構成元素を30原子%以下とすることが好ましく、20原子%以下とすることがより好ましく、10原子%以下とすることがさらに好ましい。還元性酸化物ターゲットは、可視光透過率や近赤外光透過率を高くする観点から、特にTiO(1<x<2)のみからなるものが好ましい。
 このような還元性酸化物ターゲットは、酸化物粉末と酸化物構成金属粉末との混合物を用い、例えば、国際公開WO97/08359号公報に記載された高圧圧縮法、焼結法、溶射法等により作製することができる。
 第1の透明酸化物層31は、金属ターゲットを用いるとともに、例えば、30~100体積%の酸化性ガスを含み、残部を不活性ガスとしたスパッタガスを用いてTiOとして成膜することが好ましい。このような成膜方法とすることにより、第1の透明酸化物層31の可視光透過率や近赤外光透過率を高くすることができる。酸化性ガスとしては、一般的に酸素ガスが用いられる。
 酸化防止バリア層34(第1の実施形態)、および第2の透明酸化物層35(第2の実施形態)は、還元性酸化物ターゲットを用いるとともに、例えば、10体積%以下の酸化性ガスを含み、残部を不活性ガスとしたスパッタガスを用いてスパッタすることによりTiOとして成膜することが好ましい。酸化性ガス濃度を上記範囲とすることにより、低放射率金属層33の酸化を効果的に抑制できる。酸化性ガスとしては、一般的に酸素ガスが用いられるが、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、オゾン等を用いることもできる。
 下地酸化物層32(第1、2の実施形態)、第2の透明酸化物層35(第1の実施形態)の成膜方法は、特に限定されるものではない。下地酸化物層32、第2の透明酸化物層35は、例えば、スパッタリングターゲットとして金属ターゲットを用い、酸化性ガス濃度を十分に高くしたスパッタガス中で反応性スパッタを行うことにより成膜することができる。金属ターゲットとしては、例えば、亜鉛を含有する金属ターゲットが好適に用いられる。
 亜鉛を含有する金属ターゲットには、亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させることができる。亜鉛以外の酸化物構成元素としては、例えば、スズ、アルミニウム、クロム、チタン、シリコン、ホウ素、マグネシウム、ガリウムが挙げられ、これらは1種または2種以上を含有させることができる。亜鉛以外の酸化物構成元素を含有させる場合、亜鉛と亜鉛以外の酸化物構成元素との合計量(100質量%)中、亜鉛以外の酸化物構成元素を1~50質量%とすることが好ましい。
 低放射率金属層33の成膜方法も、特に限定されるものではない。低放射率金属層33は、例えば、スパッタリングターゲットとして銀を90質量%以上含有するものを用い、不活性ガス中でスパッタを行うことにより成膜することができる。金属ターゲットには、銀とともに、パラジウム、金、および白金から選ばれる1種または2種以上の添加元素を含有させることができる。金属ターゲットに添加元素を含有させる場合、これらの合計した含有量は0.1~10質量%とすることが好ましい。
 本発明の低放射率積層体1は、複層ガラスとして好適に用いることができる。
 図3は、複層ガラス10の一例を示したものである。複層ガラス10は、低放射率積層体1に対向してガラス基板等からなる透明対向基板11が配置されたものであり、低放射率積層体1と透明対向基板11との間には中間層12が形成されるようにスペーサ13が配置されている。なお、低放射率積層体1は、透明対向基板11に対して室内側に配置され、また図1、2に示した薄膜積層部3が、中間層12側に位置し、透明対向基板11に対向するように配置される。
 中間層12には、例えばアルゴンガスが封入される。低放射率積層体1とスペーサ13との間、透明対向基板11とスペーサ13との間は1次シール材14によりシールされている。また、積層体1と透明対向基板11との間の周縁部は2次シール材15によりシールされている。スペーサ13の内部には空間131が設けられるとともに、この空間131と中間層12とを繋げる孔部132が設けられており、空間131の内部には中間層12内の結露を抑制するための乾燥剤16が充填されている。
 複層ガラス10によれば、本発明の低放射率積層体1を用いることで、日射取得率を0.60以上とすることができる。日射取得率は、0.60以上であれば特に制限されるものではないが、0.61以上が好ましい。なお、日射取得率は、JIS R3106:1998に基づいて求められる。
 また、複層ガラス10によれば、本発明の低放射率積層体1を用いることで、熱貫流率を1.15W/m・K以下とすることができる。なお、熱貫流率は、JIS R3107:1998に基づいて求められる。
 さらに、複層ガラス10によれば、本発明の低放射率積層体1を用いることで、可視光透過率(Tv)を70%以上とすることができる。なお、可視光透過率(Tv)は、JIS R3106:1998に基づいて求められる。
 次に、所定の表面抵抗値等が得られる作用について具体的に説明する。
 図4は、透明基体としてのガラス基板(100mm×100mm×3mm(板厚))に、チタンの酸化物(TiO)からなる透明酸化物層(TiO層、厚さ20nm)、亜鉛およびアルミニウムの酸化物からなる透明酸化物層(AlZn酸化物層(1))、銀からなる低放射率金属層(Ag層、厚さ14nm)、亜鉛およびアルミニウムからなる酸化防止バリア層(AlZn合金層、厚さ1.15nm)、亜鉛およびアルミニウムの酸化物からなる透明酸化物層(AlZn酸化物層(2)、厚さ48nm)を順次形成したものについて、前記TiO層を、チタンターゲット(Tiターゲット)を用いて成膜した場合と、チタンの酸化物からなるターゲット(TiOターゲット(x=1.9))を用いて成膜した場合との表面抵抗値(Rs)を示したものである。なお、AlZn酸化物層(1)の厚さを変更し、表面抵抗値が最少となる最適膜厚を探して比較した。以下に、各層の形成方法を示す。
<TiO層(Tiターゲット使用)>
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、600sccm:400sccmの流量比で真空槽内に導入し、Tiターゲットを用いて反応性ACマグネトロンスパッタによりTiO層を形成した。スパッタターゲットは長さ1778mmのチューブ型であり、スパッタ電力として40kW印加した。このとき、真空槽内の圧力は4×10-3mbarであった。
<TiO層(TiOターゲット使用)>
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、600sccm:40sccmの流量比で真空槽内に導入し、TiOターゲット(x=1.9)を用いてACマグネトロンスパッタによりTiO層を形成した。スパッタターゲットは長さ1778mmのチューブ型であり、スパッタ電力として48kW印加した。このとき、真空槽内の圧力は3.9×10-3mbarであった。
<AlZn酸化物層(1)、(2)>
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、1000sccm:900sccmの流量比で真空槽内に導入し、2質量%のアルミニウムを含有する亜鉛合金からなるターゲット(AlZn合金ターゲット)を用いて反応性ACマグネトロンスパッタによりAlZn酸化物層を形成した。スパッタターゲットは長さ1778mmのチューブ型であり、スパッタ電力として30kW印加した。このとき、真空槽内の圧力は7.0×10-3mbarであった。
<Ag層>
 放電ガスとしてアルゴンを1000sccmで真空槽内に導入し、銀ターゲット(Agターゲット)を用いてACマグネトロンスパッタによりAg層を形成した。スパッタターゲットの面積は100×1700mmであり、スパッタ電力として3kW印加した。このとき、真空槽内の圧力は5.0×10-3mbarであった。
<AlZn合金層>
 放電ガスとしてアルゴンを1000sccmで真空槽内に導入し、2質量%のアルミニウムを含有する亜鉛合金からなるターゲット(AlZn合金ターゲット)を用いてACマグネトロンスパッタによりAlZn合金層を形成した。スパッタターゲットは長さ1778mmのチューブ型であり、スパッタ電力として1kW印加した。このとき、真空槽内の圧力は4.5×10-3mbarであった。
 図4から明らかなように、Tiターゲットを用いて反応性スパッタによりTiO層を形成した場合は、TiOターゲットを用いて形成した場合に比べて、低放射率積層体の表面抵抗値を大幅に低減できることがわかる。
 表1は、図4のターゲット材料と低放射率積層体の表面抵抗値(Rs)との関係を求めるに供した低放射率積層体(以下、この図4の関係を求めるに供した低放射率積層体を「図4用の低放射率積層体」と称する。)と略同様の構成を有する低放射率積層体について、Tiターゲットを用いて反応性スパッタによりTiO層を形成した場合と、TiOターゲットを用いてTiO層を形成した場合とについて、低放射率積層体の表面抵抗値を3Ω/□とするために必要なAg層(低放射率金属層)の厚さを示したものである。
 なお、この低放射率積層体は、酸化防止バリア層であるAlZn合金層をTiO層(x=1.9)に変更した以外は、図4用の低放射率積層体と同様の構成とした。すなわち、低放射率積層体は、透明基体としてのガラス基板(100mm×100mm×3mm(板厚))に、チタンの酸化物(TiO)からなる透明酸化物層(TiO層、厚さ20nm)、亜鉛およびアルミニウムの酸化物からなる透明酸化物層(AlZn酸化物層(1)、8nm)、銀からなる低放射率金属層(Ag層)、TiO(x=1.9)からなる酸化防止バリア層(厚さ5nm)、亜鉛およびアルミニウムの酸化物からなる透明酸化物層(AlZn酸化物層(2)、厚さ48nm)を順次成膜したものである。
 各層の形成は、図4用の低放射率積層体と同様の条件で行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示されるように、透明基体側となるチタン酸化物含有層であるTiO層を、Tiターゲットを用いて反応性スパッタにより形成することで、所定の表面抵抗値を得るために必要なAg層(低放射率金属層)の厚さを低減できることがわかる。これにより、熱線の放射率を低くしつつ、可視光透過率や近赤外光透過率を高くし、複層ガラスとしたときの日射取得率を高くできることがわかる。
 以下、本発明の低放射率積層体について実施例を参照して具体的に説明する。
 低放射率積層体として、表2に示す構成(各層が成膜された時の組成、膜厚)を有する試料(1-1)~(3-5)の低放射率積層体を製造した。すなわち、透明基体としてガラス基板(FL3(板厚3mmのフロートガラス板、可視光線透過率:90.4%))、100mm×100mm×3mm(板厚))を用い、DCスパッタリング法により薄膜積層部を形成した。なお、試料2-1の低放射率積層体が本発明の実施例となるものである。
 試料(1-1)~(1-3)の低放射率積層体は、ガラス基板上に、酸化チタン層(TiO層、第1の透明酸化物層)、亜鉛およびアルミニウムの酸化物層(AlZn酸化物層、下地酸化物層)、銀層(Ag層、低放射率金属層)、亜鉛およびアルミニウムの合金層(AlZn合金層、酸化防止バリア層)、亜鉛およびスズの酸化物層(SnZn酸化物層、第2の透明酸化物層)を順次形成して薄膜積層部とした。
 試料(2-1)~(3-5)の低放射率積層体は、試料(1-1)~(1-3)の低放射率積層体のAlZn合金層(酸化防止バリア層)の代わりにチタンの還元性酸化物層(TiO層(x=1.9))を形成して薄膜積層部とした。なお、試料(2-1)~(2-3)の低放射率積層体は、TiO層(第1の透明酸化物層)の形成にチタンターゲット(Tiターゲット)を使用し、試料(3-1)~(3-5)の低放射率積層体は、TiO層(第1の透明酸化物層)の形成にチタンの還元性酸化物ターゲット(TiOターゲット(x=1.9))を使用した。
 スパッタに使用するインライン型スパッタ装置には、成膜室内に、チタンターゲット(Tiターゲット)、チタンの還元性酸化物(TiO(x=1.9))からなるターゲット(TiOターゲット)、2質量%のアルミニウムを含有する亜鉛合金からなるターゲット(AlZn合金ターゲット)、銀ターゲット(Agターゲット)、および50質量%のスズを含有する亜鉛合金からなるターゲット(SnZn合金ターゲット)をカソード上に設置した。そして、洗浄したガラス基板をロードロック室に導入するとともに、真空槽内全体を2.0×10-4Paまで真空排気し、下記に示すように各層を形成した。
<TiO層(Tiターゲット使用)>(第1の透明酸化物層)
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、30sccm:70sccmの流量比で真空槽内に導入し、上記したTiターゲットを用いて反応性DCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットは70×200mmであり、スパッタ電力として500W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。TiO層の厚さは20nmとした。
<TiO層(TiOターゲット使用)>(第1の透明酸化物層)
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、98sccm:2sccmの流量比で真空槽内に導入し、上記したTiOターゲット(x=1.9)を用いてDCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットは70×200mmであり、スパッタ電力として500W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。TiO層の厚さは20nmとした。
<AlZn酸化物層>(下地酸化物層)
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、30sccm:70sccmの流量比で真空槽内に導入し、上記したAlZn合金ターゲットを用いて反応性DCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットのサイズは70×200mmであり、スパッタ電力として500W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。AlZn酸化物層の厚さは8nmとした。
<Ag層>(低放射率金属層)
 放電ガスとしてアルゴンを真空槽内に50sccm導入し、上記したAgターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットのサイズは70×200mmであり、スパッタ電力として100W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。Ag層の厚さは表2に示すように変更した。
<AlZn合金層>(酸化防止バリア層)
 放電ガスとしてアルゴンを真空槽内に100sccm導入し、上記したAlZn合金ターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットのサイズは70×200mmであり、スパッタ電力として15W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。AlZn合金層の厚さは0.7nmとした。
<TiO層>(酸化防止バリア層)
 放電ガスとしてアルゴンを真空槽内に100sccm導入し、上記したTiOターゲット(x=1.9)を用いてDCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットのサイズは70×200mmであり、スパッタ電力として50W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。TiO層の厚さは5nmとした。
<SnZn酸化物層>(第1の透明酸化物層)
 放電ガスとしてアルゴンと酸素とを、30sccm:70sccmの流量比で真空槽内に導入し、上記したSnZn合金ターゲットを用いて反応性DCマグネトロンスパッタにより形成した。スパッタターゲットのサイズは70×200mmであり、スパッタ電力として500W印加した。このとき、真空槽内の圧力は0.4Paであった。SnZn酸化物層の厚さは48nmとした。
 このようにして製造した試料(1-1)~(3-5)の低放射率積層体の表面抵抗値(Rs)を測定した。表面抵抗値(Rs)の測定は、NAGY社製の携帯式表面抵抗測定器「STRATOMETER」を用いて行った。
 また、試料(1-1)~(3-5)の低放射率積層体に関する分光光度計測定結果、放射率測定結果を使用し、複層ガラスとした場合の性能を計算により求めた。複層ガラスは、低放射率積層体に対向する透明対向基板に厚さ3mmのガラス基板(FL3(板厚3mmのフロートガラス板、可視光線透過率:90.4%))を用い、低放射率積層体と透明対向基板との間の中間層の厚さを15mmとし、中間層にアルゴンガスを充填した場合とした。分光光度計測定はSHIMADZU社製UV3100を用いて行った。放射率は、予め求めたJASCO社製FT/IR-420での測定結果と表面抵抗値との換算式を用いて行った。
 この試料(1-1)~(3-5)の低放射率積層体を用いる複層ガラスについて、計算により、熱貫流率(U)、日射取得率(g)、可視光透過率(Tv)を求めた。熱貫流率は、JIS R3107:1998に基づいて求めた。日射取得率(g)、可視光透過率(Tv)は、JIS R3106:1998に基づいて求めた。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2から明らかなように、ガラス基板上に第1の透明酸化物層としてTiターゲットを用いてTiO層を形成するとともに、酸化防止バリア層としてTiOターゲットを用いてTiO層を形成した試料(2-1)の低放射率積層体によれば、表面抵抗値(Rs)を3.3Ω/□以下にできるとともに、複層ガラスとしたときの日射取得率(g)を0.60以上にできることがわかる。また、この試料(2-1)の低放射率積層体によれば、複層ガラスとしたときの熱貫流率(U)を1.15W/m・K以下、可視光透過率(Tv)を70[%]以上にできることがわかる。
 次に、シリコンウェハ上に、表3に示すように各層を形成して試料(4-1)~(4-4)の膜応力測定用低放射率積層体を製造し、表面抵抗値および全膜応力を測定した。ここで、試料(4-3)の膜応力測定用低放射率積層体が本発明の実施例に相当するものである。各層の形成は、試料(1-1)~(3-5)の低放射率積層体の場合と同様にして行った。膜応力の測定は、TENCOR社製の「FLX-2320 Thin Film Stress Measurement System」を用いて行った。結果を表3に示す。なお、応力値は、正の値が引っ張り応力を示し、負の値が圧縮応力を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3から明らかなように、シリコンウェハ上に第1の透明酸化物層としてTiターゲットを用いてTiO層を形成するとともに、酸化防止バリア層としてTiOターゲットを用いてTiO層を形成した試料(4-3)の膜応力測定用低放射率積層体によれば、圧縮応力を大きくすることができ、Ag層(低放射率金属層)の厚さを同一とした他のものに比べて表面抵抗値を低くできることがわかる。
 本発明によれば、熱線の放射率が十分低く、かつ可視光透過率や近赤外光透過率も十分高く、従来に比べて特性の優れた低放射率積層体を提供することができ、かかる低放射率積層体は、特に複層ガラス用として有用である。
 なお、2011年5月30日に出願された日本特許出願2011-119910号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
 1…低放射率積層体、2…透明基体、3…薄膜積層部、10…複層ガラス、11…透明対向基板、31…第1の透明酸化物層(第1のチタン酸化物含有層)、32…下地酸化物層、33…低放射率金属層、34…酸化防止バリア層(第2のチタン酸化物含有層)、35…第2の透明酸化物層(第2のチタン酸化物含有層)

Claims (9)

  1.  表面抵抗値が3.3Ω/□以下、かつ複層ガラスとしたときの日射取得率が0.60以上であることを特徴とする低放射率積層体。
  2.  透明基体上に、チタンの酸化物を含有する第1のチタン酸化物含有層、銀を主成分とする低放射率金属層、およびチタンの酸化物を含有する第2のチタン酸化物含有層を少なくともこの順に成膜してなる薄膜積層部を有することを特徴とする請求項1に記載の低放射率積層体。
  3.  前記第1のチタン酸化物含有層および前記第2のチタン酸化物含有層がターゲット材料を用いたスパッタ法により成膜されたものであって、前記第1のチタン酸化物含有層は、前記第2のチタン酸化物含有層の成膜に用いられたターゲット材料の酸化度よりも低い酸化度を有するターゲット材料を用いて成膜された層であることを特徴とする請求項2に記載の低放射率積層体。
  4.  前記第1のチタン酸化物含有層は、チタンを含有する金属ターゲットを用いて成膜されたものであり、前記第2のチタン酸化物含有層は、チタンの酸化物を含有する還元性酸化物ターゲットを用いて成膜されたものであることを特徴とする請求項2、または3に記載の低放射率積層体。
  5.  前記第1のチタン酸化物含有層は、TiOを主成分として含有し、前記第2のチタン酸化物含有層は、TiOを主成分として含有し、xが、1<x<2の範囲であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の低放射率積層体。
  6.  前記第1のチタン酸化物含有層に下地酸化物層を成膜し、その上に銀を主成分とする低放射率金属層を成膜してなることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の低放射率積層体。
  7.  前記薄膜積層部の全膜応力が23Pa・m以上の圧縮応力を有することを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の低放射率積層体。
  8.  複層ガラスとしたときの可視光透過率が70%以上であることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の低放射率積層体。
  9.  低放射率積層体と、前記低放射率積層体に対向して配置された透明対向基板とを有する複層ガラスであって、
     前記低放射率積層体が請求項1乃至8のいずれか1項に記載の低放射率積層体であることを特徴とする複層ガラス。
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