JPH05213632A - 熱処理被覆ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ガラス基板４上に、ＳＵＳ，Ｔｉ，Ｃｒ等の金
属、これらの窒化物、ホウ化物、炭化物等からなる熱線
遮断膜１を形成したのち、ケイ窒化ジルコニウム等の、
可視光領域において透明で、酸化されても透明な第１の
保護膜２を形成し、さらに、酸化スズ等の酸素バリヤ性
の高い酸化物からなる第２の保護膜３を形成する。この
被覆ガラスを曲げ加工する。 【効果】大気中で曲げ加工しても光学特性がほとんど変
化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理被覆ガラスの製
造方法にかかり、特に、曲げ加工前後の特性変化を最小
限にとどめることのできる熱処理ガラスの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】曲げ被覆ガラスは、従来、曲げ加工を既
に行ったガラスに被覆を施すことにより製造されたり、
保護されるべき金属膜、あるいは、金属窒化物膜をタン
タル等の酸化しやすい金属ではさむように被覆したガラ
スを曲げ加工し、曲げ加工時は、酸化しやすい金属がも
っぱら酸化されることにより、上記保護されるべき膜を
保護して製造していた。あるいは、曲げ加工時の雰囲気
を非酸化性雰囲気に保つことにより、上記保護されるべ
き膜の酸化を防いで製造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した技術のうち、
曲げガラスに被覆を行う方法では、曲げガラスの形状に
合わせて、被覆工程と被覆条件を調整しなければ、曲げ
ガラス上に一様な被覆を行うことができず、高品質で、
同一性能を持つ製品を得ることは困難である。

【０００４】一方、保護すべき層を容易に酸化する金属
ではさむ方法では、曲げ加工前後でかかる被覆ガラスの
特性が変化するために、得られる曲げガラスと同一特性
を持つ平面ガラスは、別の膜構成で用意するか、あるい
は、曲げ加工と同じ加熱処理をしなければならず、その
製品管理に大きな無駄が存在する。また、曲げ加工時の
雰囲気を非酸化性雰囲気に保つ方法では、通常の曲げ加
工装置の改造が必要となり、コストが高くなる。ガラス
の熱処理として曲げ加工と同様に一般的に強化加工が行
われているが、強化加工された被覆ガラスについても、
曲げ被覆ガラスの場合と同様である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、通常の平面ガ
ラスの被覆技術を用いて、低コストで、均一性の高い被
覆平面ガラスを製造し、ついで、一般に行われている平
易な、雰囲気制御の不必要な、大気中での加熱による曲
げ加工かつ／または強化加工を行い、光学特性などを主
に左右する、保護されるべき被覆層の変化がほとんどな
い熱処理被覆ガラスの製造方法を提供するものである。

【０００６】すなわち、本発明は、ガラス基板上に熱線
遮断膜または導電膜を形成し、次いで可視光領域におい
て透明な、非酸化物膜または完全には酸化されていない
膜であって、かつ酸化されても透明である第１の保護膜
を形成して、少なくとも２層からなる多層膜を有する被
覆ガラスを製造し、その後、かかる被覆ガラスに熱処理
を施すことを特徴とする熱処理被覆ガラスの製造方法を
提供するものである。また本発明は、第１の保護膜上
に、さらに、金属酸化物からなり透明な第２の保護膜を
形成して、少なくとも３層からなる多層膜を有する被覆
ガラスを製造し、その後、かかる被覆ガラスに熱処理を
施すことを特徴とする熱処理被覆ガラスの製造方法を提
供するものである。

【０００７】図１は、本発明で製造される熱処理被覆ガ
ラスの一例の断面図であり、図２および図３は、本発明
による熱処理被覆ガラスの他の例の断面図である。図に
おいて、１は熱線遮断膜、２は第１の保護膜、３は第２
の保護膜、４はガラス基板である。

【０００８】本発明において、熱線遮断膜１としては、
太陽光の波長領域の少なくとも一部において光吸収特性
を有する、太陽エネルギー吸収性能を有する膜や、主に
近赤外域において光反射特性を有する膜などが挙げられ
る。

【０００９】具体的には、ステンレス、チタン、クロ
ム、ジルコニウム、タンタル、ハフニウムのうち少なく
とも一種（以下、金属Ｍとする）、金属Ｍの窒化物、金
属Ｍのホウ化物、金属Ｍの炭化物、あるいはこれらの混
合物を主成分とする膜や、銀、アルミニウム、クロム等
の金属を主成分とする膜が挙げられる。窒化物、ホウ化
物、炭化物等の場合は、熱線遮断特性を得るために、そ
の厚さは、１００〜８００Å程度にするのが好ましく、
金属膜の場合は、同様に２０〜３００Åの膜厚にするの
が好ましい。

【００１０】本発明は、上記熱線遮断膜の代わりに、酸
素欠損あるいは金属過剰により導電性が生じている、金
属酸化物からなる導電膜についても適用できる。かかる
導電膜としては、低比抵抗なものとしては、スズを添加
した酸化インジウム、アンチモンあるいはフッ素を添加
した酸化スズ、アルミニウム、ホウ素、ケイ素等を添加
した酸化亜鉛等が挙げられ、その他に、酸化亜鉛、酸化
チタン、酸化スズ、酸化トリウム、酸化バナジウム、酸
化ニオブ、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タング
ステン、酸化マンガン、鉛−クロムの酸化物、等が挙げ
られる。

【００１１】以上の導電膜は、熱線遮断性能も兼ね備え
ているものが多い。特に低比抵抗のものは、近赤外領域
の反射特性が良好で、優れた熱線遮断性能を有する。導
電膜の膜厚は、反射率等の所望の光学特性に応じて、決
定される。以下、本明細書においては、“熱線遮断膜”
は、かかる導電膜も含むものとする。

【００１２】第１の保護膜２は、可視光領域で透明な、
非酸化物膜または完全には酸化されていない膜であっ
て、かつ酸化されても可視光領域で透明な膜である。第
１の保護膜２は、熱処理時に加熱されても酸素が熱線遮
断膜１へ拡散するのを防ぎ、また、第１の保護膜２自身
が酸素を含んでいてもその酸素を熱線遮断膜１へ放出す
ることがない膜である。かかる第１の保護膜は、酸化さ
れても屈折率が変化するだけで、吸収が生じず、透明で
あるため、熱処理後の光学特性に大きな影響は与えな
い。

【００１３】第１の保護膜２の例としては、窒化物、ホ
ウ窒化物、炭窒化物、ケイ窒化物のうち少なくとも一種
を主成分とする膜がもっとも好ましい例として挙げられ
る。特に、ケイ素またはホウ素の窒化物を主成分とする
膜、あるいは、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、ジルコ
ニウム、スズのうち少なくとも２種以上の窒化物を主成
分とする膜、なかでも、ケイ窒化ジルコニウム膜、ケイ
窒化スズ膜などが代表的な例として挙げられる。あるい
は、上述の窒化物、ホウ窒化物、炭窒化物、ケイ窒化物
等の部分酸化物を主成分とする膜でもよい。以上のうち
で、窒化ケイ素、ケイ窒化ジルコニウムは、特に酸素バ
リア性能が良好である。

【００１４】以上で述べた第１の保護膜としての窒化物
膜等においては、窒化物が化学量論的に最も一般的な割
合で結合していなくても、可視光領域で透明であればよ
い。例えば、窒化ケイ素の場合、Ｓｉ₃ Ｎ₄ が一般的で
あるが、可視光領域で透明であるために、Ｓｉに対する
Ｎの比が１．２５以上であることが好ましい。

【００１５】この第１の保護膜２の厚さは、最外層の第
２の保護膜を形成する場合には、その酸素バリヤ性に依
存し、熱処理時にこの第２の保護膜を通して内部に拡散
される酸素量を考慮して決定されるが、通常の熱処理で
は、少なくとも１０Å程度以上、特に２０Å以上である
ことが好ましい。本発明においては、第２の保護膜を形
成せず、ある程度厚い膜厚で第１の保護膜を形成するだ
けでもよい。膜厚は熱処理中に酸化される分の膜厚を考
慮して決定すればよい。

【００１６】第２の保護膜３は、金属酸化物からなり、
可視光領域において透明な膜であり、酸素バリヤ性の高
いものが好ましい。具体的には、酸化スズ、酸化タンタ
ル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコ
ニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。かかる第２の保護
膜３の厚さは、第１の保護膜２の厚さや、被覆ガラス全
体としての光学特性などを考慮して決定される。

【００１７】本発明の方法においては、ガラス基板４中
から微量拡散してくる酸素を遮断するために、熱線遮断
膜１とガラス基板４の間に、第１の保護膜と同様の機能
を発揮しうる膜、即ち、非酸化物膜または完全に酸化さ
れていない膜であって、かつ酸化されても透明である
膜、を、図２のように、第１の下地膜５として形成する
ことが好ましい。第１の下地膜５の材料としては、第１
の保護膜と同様の材料が使用できる。

【００１８】さらに、本発明の方法においては、光の干
渉を用いて所望の光学特性（透過率、反射率、色調等）
を得るために、あるいは密着性等の耐久性向上のため
に、図３のように、金属酸化物からなり、透明な膜を、
第２の下地膜６として、ガラス基板４と第１の下地膜５
との間に形成してもよい。第２の下地膜６としては、第
１の保護膜として例示した膜も使用できる。また、これ
らの膜に限らず、所望の膜をガラス基板４と第１の下地
膜５との間に形成してよい。

【００１９】ガラス基板４は、特に限定されない。ソー
ダライムガラス板、熱線吸収ガラス板など、各種のガラ
ス板が使用できる。

【００２０】熱処理としての曲げ加工方法は、特に限定
されず、大気中で、上記被覆ガラスを５８０〜７００℃
程度に加熱し、曲げ成形する、通常行われている方法で
よい。もちろん、非酸化性雰囲気で曲げ加工してもよい
が、装置の改造等が必要となり、コストが高くなる。熱
処理としての強化加工としては、やはり特に限定され
ず、大気中で、上記被覆ガラスを５００〜７００℃程度
に加熱した後、急冷する、通常の方法でよい。曲げ加工
後、連続して強化加工を行うこともできる。なお、かか
る強化加工は full temper（全強化）であってもよい
し、あるいは semitemper（半強化）であってもよい。
なお、上述の各熱処理温度は、ガラスの組成に依存す
る。

【００２１】熱処理後の被覆ガラスにおいては、第１の
保護膜は、第２の保護膜の酸素バリヤ性が高い場合に、
酸化が進まず組成変化がほとんど生じていないこともあ
るが、熱処理時の加熱により酸化が進み、熱処理前より
酸素をより多く含んでいることが多い。ときには、第１
の保護膜中の窒素や炭素が熱処理中に放出され、酸化物
に変化していることもある。あるいは、第２の保護膜を
形成しない場合には第１の保護膜の表面からある程度酸
化されているが、熱線遮断膜と接する部分までは酸化さ
れていない状態となっている。

【００２２】

【作用】ガラスに被覆された熱線遮断膜１は通常、熱処
理時に、これを保護する酸化物膜を通して内部に拡散す
る雰囲気ガス（大気）中の酸素と、隣接する酸化物膜中
の化合酸素により酸化され、その光学特性、特に熱線遮
断性能、可視光透過率（導電膜の場合は、導電性能）等
が大きく変化する。

【００２３】本発明では、保護のための第２の保護膜３
に酸素バリヤ性の高いものを選んで内部に拡散する酸素
を大きく減少せしめ、さらに、第２の保護膜３と熱線遮
断膜１との間に第１の保護膜２を設けたため、かかる第
１の保護膜２が、第２の保護膜を通ってわずかに内部に
拡散してくる酸素や第２の保護膜中の化合酸素ともっぱ
ら反応し、これらの拡散してくる酸素と化合酸素を、保
護すべき熱線遮断膜１まで達することを防止したことに
より、熱線遮断膜１がほとんど変化しない。また、第２
の保護膜３を形成しない場合においても、第１の保護膜
が熱処理時に大気中から入ってくる酸素を十分に吸収
し、酸素バリヤの働きをするため、熱線遮断膜１はほと
んど変化しない。

【００２４】したがって、ガラスに被覆された多層膜全
体でみても、熱線遮断膜１はほとんど変化せず、第１の
保護膜の屈折率が若干変化するだけで、膜全体として、
通常の熱処理によって生じる光学特性変化を生じること
はない。

【００２５】

【実施例】

［実施例１］平板状ガラス基板４上に、スズ・ターゲッ
トを酸素とアルゴン混合気体中で反応性スパッタリング
を行い、酸化スズからなる第２の下地膜６（２５０Å）
を形成し、ついで、ケイ化ジルコニウム合金ターゲット
を窒素ガス中で反応性スパッタリングして、ケイ窒化ジ
ルコニウムからなる第１の下地膜５（５０Å）を形成し
た。

【００２６】つぎに、クロム・ターゲットを窒素ガス中
で反応性スパッタリングして窒化クロムからなる熱線遮
断膜１（１００Å）を形成した後、膜５と同様にして、
ケイ窒化ジルコニウムからなる第１の保護膜２（５０
Å）、さらに、膜６と同様にして酸化スズからなる第２
の保護膜３（３００Å）を形成し、図３のような構成の
被覆ガラスを得た。

【００２７】この平板状被覆ガラスを電気炉に入れ、大
気雰囲気中で約６３０℃に加熱して曲げ加工を行った。
曲げ加工後の熱線遮断膜１、第２の保護膜３、および第
２の下地膜６は曲げ加工前と変化がなく、曲げ加工後の
第１の保護膜２および第１の下地膜５は、部分的に酸化
されていた。加熱処理前後の被覆ガラスの光学特性を表
１に示す。

【００２８】［比較例１］平板状ガラス基板上に、順
に、酸化スズ膜（２５０Å）、窒化クロム膜（１００
Å）、酸化スズ膜（３００Å）を実施例１と同様のスパ
ッタリング法により形成した。得られた平板状被覆ガラ
スを実施例１と同様に加熱処理を行い、加熱前後の光学
特性を測定した。結果を表１に示す。

【００２９】［比較例２］平板状ガラス基板上に、窒化
クロム膜（１００Å）を実施例１と同様のスパッタリン
グ法により形成した。得られた平面被覆ガラスを実施例
１と同様に加熱処理を行った。加熱前後の光学特性を表
１に与える。

【００３０】

【表１】

【００３１】［実施例２］第１の下地膜５、および第１
の保護膜２として、ケイ素ターゲットを窒素ガス中で反
応性スパッタリングして、窒化ケイ素膜を形成した以外
は実施例１と同様の方法で図３のような被覆ガラス（即
ち、ガラス基板／酸化スズ（３２０Å）／窒化ケイ素／
窒化クロム（１３６Å）／窒化ケイ素／酸化スズ（２８
０Å）の構成の被覆ガラス）を得た。

【００３２】第１の下地膜５および第１の保護膜２とし
ての窒化ケイ素の膜厚を、３０Å、２０Å、０Å（即
ち、窒化ケイ素を形成しなかった場合）、の３種類につ
き、加熱処理温度を変化させたときの光学特性の変化を
表２に示す。本実施例の窒化ケイ素膜におけるケイ素に
対する窒素の原子比は１．３５であった。

【００３３】実施例１、比較例１、２の結果の比較、お
よび表２より、本発明による被覆ガラスは大気中での熱
処理の際に光学特性変化が少なく、本発明の方法の有意
性が明らかである。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】通常用いられる平板状ガラス基板用被覆
装置により、被覆処理を行うことができ、このため被覆
制御が極めて容易で、これにより、高品質で、一様な膜
が被覆されたガラスを低コストで得ることができる。

【００３６】さらに雰囲気制御の不必要な大気雰囲気で
熱処理を行うことができるため、加工費が極めて安価で
あり、さらに、熱処理後の光学特性の変化がないため、
平板ガラスと曲げガラスかつ／または強化ガラスを組み
合わせて使用する際も、同一品種の被覆ガラスを、前者
には熱処理をしないもの、後者には曲げ加工かつ／また
は強化ガラスを施したものを使うことができる。したが
って、従来のように、熱処理による変化後の光学特性を
持つ平板ガラスを、曲げガラスや強化ガラスと別構成の
膜で用意する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曲げ被覆ガラスの膜構成の一例を示す
断面図

【図２】本発明の曲げ被覆ガラスの膜構成の他の一例を
示す断面図

【図３】本発明の曲げ被覆ガラスの膜構成の他の一例を
示す断面図

【符号の説明】

１：熱線遮断膜または導電膜 ２：第１の保護膜 ３：第２の保護膜 ４：ガラス基板 ５：第１の下地膜 ６：第２の下地膜

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板上に、熱線遮断膜または導電膜
   を形成し、次いで可視光領域において透明な、非酸化物
   膜または完全には酸化されていない膜であって、かつ酸
   化されても透明である第１の保護膜を形成して、少なく
   とも２層からなる多層膜を有する被覆ガラスを製造し、
   その後、かかる被覆ガラスに熱処理を施すことを特徴と
   する熱処理被覆ガラスの製造方法。
2. 【請求項２】第１の保護膜上に、金属酸化物からなり透
   明な第２の保護膜を形成して、少なくとも３層からなる
   多層膜を有する被覆ガラスを製造し、その後、かかる被
   覆ガラスに熱処理を施すことを特徴とする請求項１の熱
   処理被覆ガラスの製造方法。
3. 【請求項３】熱線遮断膜は、ステンレス、チタン、クロ
   ム、ジルコニウム、タンタル、ハフニウムのうち少なく
   とも一種（以下、金属Ｍとする）、金属Ｍの窒化物、金
   属Ｍのホウ化物、金属Ｍの炭化物、あるいはこれらの混
   合物を主成分とする膜であることを特徴とする請求項１
   の熱処理被覆ガラスの製造方法。
4. 【請求項４】第１の保護膜は、窒化物、ホウ窒化物、炭
   窒化物、ケイ窒化物のうち少なくとも一種を主成分とす
   る膜であることを特徴とする請求項１の熱処理被覆ガラ
   スの製造方法。
5. 【請求項５】第１の保護膜は、ケイ素またはホウ素の窒
   化物、あるいは、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、ジル
   コニウム、スズのうち少なくとも２種以上の窒化物、を
   主成分とする膜であることを特徴とする請求項４の熱処
   理被覆ガラスの製造方法。
6. 【請求項６】第２の保護膜は、酸素バリヤ性の高い膜で
   あることを特徴とする請求項２の熱処理被覆ガラスの製
   造方法。
7. 【請求項７】第２の保護膜は、酸化スズ、酸化タンタ
   ル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコ
   ニウム、酸化亜鉛のうち少なくとも一種を主成分とする
   膜であることを特徴とする請求項２の熱処理被覆ガラス
   の製造方法。
8. 【請求項８】ガラス基板上に熱線遮断膜または導電膜を
   形成する前に、ガラス基板上に非酸化物膜または完全に
   は酸化されていない膜であって、かつ酸化されても透明
   である第１の下地膜を形成することを特徴とする請求項
   １の熱処理被覆ガラスの製造方法。
9. 【請求項９】ガラス基板上に第１の下地膜を形成する前
   に、ガラス基板上に金属酸化物からなり透明な第２の下
   地膜を形成することを特徴とする請求項８の熱処理被覆
   ガラスの製造方法。
10. 【請求項１０】熱処理として、曲げ加工かつ／または強
    化加工のための加熱処理を施すことを特徴とする請求項
    １の熱処理被覆ガラスの製造方法。
11. 【請求項１１】曲面形状を有するガラス基板上または強
    化処理されたガラス基板上に、酸化されていない熱線遮
    断膜または導電膜、可視光領域において透明な、非酸化
    物あるいは酸化物からなる第１の保護膜の少なくとも２
    層が順次積層された多層膜を有することを特徴とする被
    覆ガラス。
12. 【請求項１２】第１の保護膜上に、金属酸化物からなり
    透明な第２の保護膜が形成されていることを特徴とする
    請求項１１の被覆ガラス。