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JP6034360B2 - 多層薄膜を有する透明基材 - Google Patents

多層薄膜を有する透明基材 Download PDF

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Description

本発明は、多層薄膜でコーティングされた、透明基材、特に硬質無機材料製の透明基材、例えばガラス製透明基材に関する。この多層薄膜は、太陽光及び／又は長波長の赤外光に作用することができる金属型の機能層を含む。
特に、本発明は、高い日射透過率（ｓｏｌａｒ ｆａｃｔｏｒ）を有する改良された断熱性グレージングユニットを製造するためのそのような基材の使用に関する。そのグレージングユニットは、主に寒冷気候用を目的としている。特に、これらのグレージングユニットは、建築物に備え付けられることが意図されており、特に冬期に容易に加熱でき（「ｌｏｗ−Ｅ」グレージングユニット）、かつコストをかけずに太陽の熱を最大化するようにした建築物に備え付けられることが意図されている。
このような改良した断熱複層グレージングユニットにおいては、基材は、スペーサによって一定の距離に隔てて保たれ、これにより絶縁ガスを充填したキャビティを画定する。絶縁ガスは、空気、アルゴン又はクリプトンとすることができる。したがって、二重グレージングユニットは、ガス充填キャビティによって隔てられた少なくとも２枚の一対の基材、例えば一対のガラスシートを含む。そして、例えば連番４／１２／４は、４ｍｍ厚の２枚のガラスシート及び１２ｍｍ厚のガス充填キャビティで構成された二重グレージングユニットを表し、連番４／１２／４／１２／４は、４ｍｍ厚の３枚のガラスシート及び１２ｍｍ厚の２つのガス充填キャビティで構成された三重グレージングユニットを表す。
通常、複層グレージングユニットの表面は、建築物の外側から始めて番号付けされる。二重グレージングユニットは、４つの表面があり、第１面は建築物の外側にあり、第４面は建築物の内側にあり、第２面及び第３面は、二重グレージングユニット内部にある。同様に、三重グレージングユニットは６つの表面があり、第１面は建築物の外側にあり、第６面は建築物の内側にあり、第２面及び第３面は、三重グレージングユニット内部の第１のガス充填キャビティの各側面にあり、第４面及び第５面は、三重グレージングユニット内部の第２のガス充填キャビティの各側面にある。
これらの基材を、特定の機能をさらに有するグレージングユニット、例えば加熱グレージングユニット又はエレクトロクロミックグレージングユニットに統合することができる。
このような断熱特性を基材に与えることが知られている多層薄膜は、赤外反射特性及び／又は太陽光反射特性を有する機能性金属層、特に銀又は銀含有金属合金に基づく機能性金属層からなる。
このタイプの多層では、この機能層は、２つの反射防止コーティングの間に位置する。これらのコーティングは、誘電体材料、例えば窒化物系誘電体材料、特に窒化ケイ素系誘電体材料若しくは窒化アルミニウム系誘電体材料又は酸化物系誘電体材料、で作られた多数の層を、通常はそれぞれが含む。光学的観点からは、この機能性金属層の側面に位置するこれらのコーティングの目的は、その機能性金属層を可視域において「反射防止性」にすることであり、これにより可視域に高い透過性を保持することである。
ブロックコーティングを、１つの又はそれぞれの反射防止コーティングと機能性金属層との間に挿入する場合がある。基材方向で機能層の下に位置するブロックコーティングは、考え得る任意の高温熱処理の間に、例えば曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）及び／又は焼き戻し（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）の間に上記の層を保護する。そして、基材側とは反対側の機能層の上に位置するブロックコーティングは、上側の反射防止コーティングの堆積の間に起こる劣化から、また考え得る任意の高温熱処理の間に起こる劣化、例えば曲げ及び／又は焼き戻しの間に起こる劣化から、上記の層を保護する。
（通常、５５０ｎｍの波長で測定して）２近くの屈折率を有する２つの誘電体層、例えばスズ亜鉛複合酸化物（ＳｎＺｎＯｘ）層が上に位置する窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）層を、機能性金属層の上部に用いて、機能性金属層を反射防止性にすることが知られている。
しかし、このような多層を有する三重グレージングユニットは、限られた日照透過率を有し、かつ／又はイエロー／グリーン色を有し、特に透過色に関してイエロー／グリーンを有し、十分に中間色とは判断することができない。
したがって、２つの上下の非金属製誘電体コーティングの間に位置し、かつ赤外反射特性を有する金属層を含む多層薄膜を具備する透明基材に関して需要がある。これは、その基材を具備する複層グレージングユニットの日照透過率を向上させ、複層グレージングユニットに関して得られる色を特に透過色に関して許容可能とし、よりグリーンを低下させ、さらにイエローも低下させる。
このために、本発明は、単一の金属層を含む多層薄膜を具備する透明基材であって、その金属層は、赤外反射性、特にＬｏｗ−Ｅ特性を有し、かつ２つの上側及び下側の非金属誘電体コーティングの間に位置する、透明基材、特に透明ガラス基材を与える。この上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する上記金属層の上側に堆積している薄膜を、次の順番で少なくとも含む：
２．２０以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層であって、物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、１５〜４０ｎｍ、好ましくは２０〜３５ｎｍである、高屈折率層；及び
１．７０以下の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの低屈折率層であって、物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、４０〜１２０ｎｍである、低屈折率層、
ここで、上記１以上の高屈折率層と上記１以上の低屈折率層との屈折率の差は、０．７〜１．２であり、好ましくは０．８〜１．１である。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングの低屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和の、高屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和に対する比率は、２．５〜５．０であり、好ましくは２．５〜４．０である。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングの合計の光学的厚さの、下側のコーティングの合計の光学的厚さに対する比は、１．８〜２．３であり、好ましくは１．９〜２．２である。
他の１つの特徴によれば、赤外反射特性を有する金属層は、銀又は銀含有金属合金に基づいている。
他の１つの特徴によれば、赤外反射特性を有する金属層は、５〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１５ｎｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍの物理的厚さを有している。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングの上記１以上の高屈折率層は、２．３０より厳密に高く、より好ましくは２．３５以上の屈折率を好ましくは有し、また酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づく。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングの低屈折率層の物理的厚さ又は物理的厚さの和は、５０〜１２０ｎｍ、好ましくは７５〜１２０ｎｍ、より好ましくは８０〜１１０ｎｍである。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングの１以上の低屈折率層は、本質的に酸化ケイ素からなる。
他の１つの特徴によれば、２．２０以上、好ましくは２．３０より厳密に高く、そしてより好ましくは２．３５以上の屈折率を有する材料で作られ、かつその物理的厚さ又は物理的厚さの和が、１０〜４０ｎｍ、好ましくは１５〜４０ｎｍ、そしてより好ましくは１５〜３０ｎｍである高屈折率層を、下側のコーティングがさらに含む。
他の１つの特徴によれば、下側の誘電体コーティングの１以上の高屈折率層は、酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づく。
他の１つの特徴によれば、上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する金属層と上側の誘電体コーティングの高屈折率層との間に位置し、１．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた層をさらに含む。
他の１つの特徴によれば、この１．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた層は、酸化亜鉛、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、又は酸化スズ若しくはスズ亜鉛複合酸化物に基づく。
他の１つの特徴によれば、この透明基材は、赤外反射特性を有する金属層と上側の誘電体コーティングとの間に位置し、かつ赤外反射特性を有する金属層と直接接触する、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、又はＮｂで作られたオーバーブロック層をさらに含む。
他の１つの特徴によれば、下側の誘電体コーティングは、酸化亜鉛、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、又は酸化スズ若しくはスズ亜鉛複合酸化物に基づき、かつ赤外反射特性を有する金属層と直接接触する湿潤層（ｗｅｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）をさらに含む。
他の１つの特徴によれば、下側の誘電体コーティングは、基材の材料と直接接触する第一の層として、１．７０〜２．３０の屈折率を有し、かつ窒化物、特にアルミニウムドープ窒化ケイ素に基づく層をさらに含む。
他の１つの特徴によれば、本発明は、合計数Ｎ枚の基材を具備する複層グレージングユニットにも関する。その基材のＮ−１枚は、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の基材である。ここで、Ｎは２以上であり、Ｎ枚の基材は、ガス充填キャビティによって対になって隔てられており、かつ多層薄膜がガス充填キャビティに面している。
他の１つの特徴によれば、少なくとも１つの基材は、ポリマーフィルムの中間層、例えばＰＶＢで作られた中間層によって結合した２つのガラスシートを含む積層ガラスである。
他の１つの特徴によれば、この複層グレージングユニットの建築物の外部に向けられることが意図されている外側表面は、自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングを有しており、かつ／又はこの複層グレージングユニットの建築物の内部に向けられることが意図されている外側表面は、Ｌｏｗ−Ｅコーティングを有する。
用語「コーティング」は、本発明の文脈上において、そこに単層又は様々な材料による多数の層を含む場合があるコーティングを意味すると理解される必要がある。
層が、他の１つの層と直接接触していると言及している場合には、本発明の文脈においては、上記２つの層の間に仲介する層が存在しないと理解される。
通常は、屈折率の測定は、５５０ｎｍの波長で全て行われている。
表現「光学的厚さ」は、本発明の文脈においては、通常理解される意味と同様に、層の物理的厚さ（又は実際の厚さ）と、５５０ｎｍで測定したその屈折率との積を意味すると理解される。
表現「合計の光学的厚さ」は、本発明の文脈においては、考える全層の全ての光学的厚さの和を意味し、それぞれの光学的厚さは、上述したように、その層の物理的厚さ（又は実際の厚さ）と、５５０ｎｍで測定したその屈折率との積を意味すると理解される。
したがって、下側の反射防止コーティングの合計の光学的厚さは、機能性金属層と基材との間に位置する、又は存在する場合にはアンダーブロックコーティングと基材との間に位置する、このコーティングの誘電体層の全ての光学的厚さの和である。
同様に、上側の反射防止コーティングの合計の光学的厚さは、基材の反対側の機能性金属層の上に位置する、又は存在するならばオーバーブロックコーティングの上に位置する、このコーティングの誘電体層の全ての光学的厚さの和である。
日照透過率ｇは、グレージングユニットを通じて室内に入るエネルギーの、入射する太陽エネルギーに対する比と定義される。これを、グレージングユニットを通じて直接透過するエネルギー流束と、吸収され、そしてグレージングユニットによって内部に向けて再放射されるエネルギー流束とを加えることで計算することができる。日照透過率ｇは、ＳＦ係数とも呼ばれるが、これを本発明の文脈においては、ＩＳＯ９０５０国際標準に記載されている条件の下で測定する。
用語「基材」は、本発明の文脈においては、一枚のガラスシート又は複数枚のガラスシートを意味し、特にいわゆる積層構造体と言われる、本分野で公知の技術を用いてポリマー中間層、特にＰＶＢ（ポリビニルブチラール）中間層によって共に結合した２枚のガラスシートを含む積層ガラスを意味する。
本発明は、多層薄膜を有する透明基材、特にガラス基材に関する。この多層薄膜は、上側と下側の２つの非金属誘電体コーティングの間に赤外反射特性を有する金属層、特にＬｏｗ−Ｅ特性を有する金属層を含む。この上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する金属層の上に堆積している一連の薄膜を、少なくとも次の順で含む：
−２．２０以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層であって、物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、１５〜４０ｎｍ、好ましくは２０〜３５ｎｍである、高屈折率層；及び
−１．７０以下の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの低屈折率層であって、物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、４０〜１２０ｎｍ、好ましくは５０〜１１０ｎｍである、低屈折率層、
ここで、上記１以上の高屈折率層と上記１以上の低屈折率層との屈折率の差は、０．７〜１．２０であり、好ましくは０．８０〜１．１０である。
本発明の全ての特徴は、特に２付近の屈折率を有する２つの層と、１以上の高屈折率及びその上に位置する１以上の低屈折率層とを上側の誘電体コーティングにおいて置き換えるという本願発明の特徴は、本発明の基材の少なくとも１つを具備する複層グレージングユニットに、高い日照透過率及びより中間的な透過色を与える。これを以下に例証する。
そして、本発明は、グレージングユニット、例えば建築用グレージングユニットに取り付けるための透明基材に関する。この透明基材は、好ましくはガラス製である。これは、多層薄膜でコーティングされる。この層は、２つの非金属誘電性コーティングの間に挟まれた赤外反射特性を有する金属層を形成するために、順に堆積される。赤外反射特性を有する金属層は１層だけ存在する。
ある種の薄層、特に低屈折率層をより素早く堆積させるために、反応性マグネトロンスパッタリングを、随意にＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）と組み合わせて用いて、この薄層を堆積させる。
基材に直接堆積させた第一の層は、好ましくは１．７０〜２．３０の屈折率を有する層であり、好ましくは窒化物系の層、特に窒化ケイ素系の層をさらに含む。この層の１つの役割は、上述の光学的役割に加えて、基材材料への薄膜多層の接着の改良である。この層は、１５〜４０ｎｍ、好ましくは２０〜４０ｎｍの物理的厚さを有する。
赤外反射特性を有する金属層は、好ましくは銀又は銀含有金属合金に基づく。これは、５〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１５ｎｍ、より好ましくは５〜１０ｎｍの物理的厚さを有する。
上側の誘電体コーティングは、２．２０以上、２．３０より厳密に高く、より好ましくは２．３５以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層を有する。この高屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和は、１５〜４０ｎｍ、好ましくは２０〜３５ｎｍである。これらの１以上の高屈折率層は、例えば酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づく。
また、上側の誘電体コーティングは、１以上の高屈折率層の上に、１．７０以下の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの低屈折率層を含む。この低屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和は、４０〜１２０ｎｍ、例えば５０〜１２０ｎｍ、好ましくは７５〜１２０ｎｍ、より好ましくは８０ｎｍ〜１１０ｎｍである。これらの１以上の低屈折率層は、例えば本質的に酸化ケイ素から作られる。すなわちそれらは、８０ｗｔ％超のＳｉＯ２の式の単純な酸化ケイ素、及び随意に、他の少なくとも１つの元素、好ましくはＡｌ、Ｃ、Ｎ、Ｂ、Ｓｎ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１つの他の元素、より好ましくはＡｌ、Ｂ、又はＣの元素から本質的になる。好ましくは、上記１以上の層は、９０ｗｔ％超のＳｉＯ２の式の単純な酸化ケイ素から本質的になる。
上側のコーティング中に複数の高屈折率層が存在する場合には、複数の高屈折率層は、１以上の低屈折率層より、好ましくは全てが（ガラスから始めて）下に位置する。また、複数の高屈折率層は、好ましくは互いに全てが直接的に接触する。しかし、それらが互いに直接接触しない場合、それらは、１．７０以下ではなく２．２０以上でもない屈折率の層によって隔てられる。これらの１以上の隔離層のそれぞれの物理的厚さは、３０ｎｍ以下であり、そして好ましくは２０ｎｍ以下である。
同様に、上側のコーティング中に複数の低屈折率層が存在する場合には、複数の低屈折率層は、１以上の高屈折率層より、好ましくは全てが（ガラスから始めて）上に位置し、また複数の低屈折率層は、好ましくは互いに全てが直接的に接触する。しかし、それらが互いに直接接触しない場合、それらは、１．７０以下ではなく２．２０以上でもない屈折率の層によって隔てられる。これらの１以上の隔離層のそれぞれの物理的厚さは、３０ｎｍ以下であり、そして好ましくは２０ｎｍ以下である。
上側の誘電体コーティングの高屈折率層又は一群の高屈折率層は、１以上の他の層によって、上側の誘電体コーティングの低屈折率層又は一群の低屈折率層と隔てられててもよい。しかし、好ましくはこの層又は一群の層は、直接接触する。この層又は一群の層が、直接接触しない場合には、それらは、１．７０以下ではなく２．２０以上でもない屈折率の層によって隔てられる。この隔離層のそれぞれの物理的厚さは、３０ｎｍ以下であり、そして好ましくは２０ｎｍ以下である。
上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する金属層と、上側の誘電体コーティングの高屈折率層との間に位置し、２．２０以下で１．８０以上の屈折率を有する材料で作られた層を、随意に含む。２．２０以下で１．８０以上の屈折率を有する材料で作られたこの層は、好ましくは酸化亜鉛、酸化スズ、又はスズ亜鉛複合酸化物に基づく。２．２０以下で１．８０以上の屈折率を有する材料で作られたこの層は、４〜１５ｎｍの物理的厚さを有する。
この多層薄膜は、上側の反射防止コーティングの堆積の間に起こる劣化から、また考え得る任意の高温熱処理の間に、例えば曲げ及び／又は焼き戻しの間に起こる劣化から、この機能性金属層を保護するために、（随意に、部分的に又は完全に酸化されている）ＮｉＣｒＴｉ、又はＮｂで作られたブロック層であって、赤外反射特性を有する金属層と上側の誘電体コーティングとの間に位置し、かつ赤外反射特性を有する金属層と直接接触するブロック層を好ましくは有する。このブロック層は、２ｎｍ以下の物理的厚さを有する。
下側の誘電体コーティングは、状況に応じて第一層の上に、２．２０以上、好ましくは２．３０より厳密に高く、そしてより好ましくは２．３５以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層を好ましくは含む。この下側のコーティングに位置する高屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和は、１０〜４０ｎｍ、好ましくは１５〜４０ｎｍ、より好ましくは１５〜３０ｎｍである。これらの１以上の高屈折率層は、機能性金属層をできる限り反射防止性にする。下側のコーティングに位置する１以上の高屈折率層は、酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づく。
下側のコーティング中に複数の高屈折率層が存在する場合には、複数の高屈折率層は、好ましくは互いに全てが直接的に接触する。しかし、それらが互いに直接接触しない場合、それらは、１．７０以下ではなく２．２０以上でもない屈折率の層によって隔てられる。これらの１以上の隔離層のそれぞれの物理的厚さは、３０ｎｍ以下であり、そして好ましくは２０ｎｍ以下である。
下側の誘電体コーティングは、酸化亜鉛、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、又は酸化スズ若しくはスズ亜鉛複合酸化物に基づき、かつ赤外反射特性を有する金属層と直接接触する湿潤層をさらに含む。この湿潤層は、赤外反射特性を有する金属層を、下側の誘電体コーティングに適切に接着させ、赤外反射特性を有する金属層を、随意に結晶化させて、それにより高い伝導率と低い放射率を得るようにする。
下側及び上側の誘電体コーティングの高屈折率層は、（それらが酸化物であれば）酸素について、又は（それらが窒化物であれば）窒素について、厳密に化学両論的（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）でなくてもよく、準化学両論的（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）であってもよく、又は過化学量論的（ｓｕｐｅｒｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）であってもよい。
さらに、上側の誘電体コーティングの１以上の高屈折率層と１以上の低屈折率層との間の屈折率の差は、０．７０〜１．２０、好ましくは０．８０〜１．１０である。
高い日照透過率及び透過での中間色を得るために、上側の誘電体コーティングの低屈折率層の物理的厚さ又は物理的厚さの和の、高屈折率層の物理的厚さ又は物理的厚さの和に対する比Ｅは、２．５〜５．０、好ましくは２．５〜４．０である。本発明者らは、Ｅが３．０〜５．０である場合に、透過での色が比較的中間的であることを示している。本発明者らは、この比Ｅが、２．２〜４．０である場合に、日照透過率が最大化されることも示している。
高い日照透過率及び中間的な透過色を得るために、上側の誘電体コーティングの合計の光学的厚さの、下側の誘電体コーティングの合計の光学的厚さに対する比Ｆは、１．８〜２．３、好ましくは１．９〜２．２である。
本発明者らは、４ｍｍ厚の透明なソーダライムガラス基材（出願人によりＰｌａｎｉｌｕｘの商標名の下で販売されているガラス基材）に薄層を堆積した。この多層薄膜を、それぞれ三重グレージングユニットの第２面及び第５面、すなわち外側ガラスシートの内部表面に位置させた。したがって、各三重グレージングユニットは、第２面及び第５面に多層薄膜を有する２つの外側ガラスシート、コーティングされていない中央のガラスシートを具備していた。第２面及び第５面の多層薄膜は、同一であった。例１〜４で構築した全ての三重グレージングユニットは、４／１２（９０％Ａｒ）／４／１２（９０％Ａｒ）／４の構成を有しており、すなわちそれは、９０％のアルゴンと１０％の空気を含む１２ｍｍの中間のガス充填キャビティによって隔てられた３つの４ｍｍの透明のＰｌａｎｉｌｕｘ（商標）ガラスシートからなり、その全体構造はフレーム構造及びスペーサによって共に保持されている。
以下の表１は、例１〜４の様々な層を堆積させた、通常のマグネトロンスパッタリングの堆積条件を列挙している：
Figure 0006034360
三重グレージングユニットＮｏ．１は、従来技術で公知の多層薄膜を有する２つのガラスシートを具備し、三重グレージングユニットＮｏ．２〜４は、本発明による２つの基材を、ガラスシートとして具備していた。
表２は、各例に関して、各ガラスシートの多層薄膜における薄層の組成、順番、及び物理的厚さ、並びに誘電体材料の５５０ｎｍにおける屈折率を示している。化合物の右側への「：Ａｌ」の表記は、この化合物がアルミニウムでドーピングされていることを意味している。
Figure 0006034360
三重グレージングユニットＮｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．４の基材は、実際に本発明によるものであり、すなわち規定されている様々な条件を満たしている。
同様に、表３から、高屈折率層と低屈折率層との屈折率の差は、０．９５であり、本発明による基材に関する０．７０〜１．２０の間、好ましくは０．８０〜１．１０の間に確かに存在する。それに対して、従来技術で公知の多層薄膜を有するガラスシートについては、多層薄膜が高屈折率層も低屈折率層も有していないため、その差はゼロである。
同様に、上側の誘電体コーティングの低屈折率層の物理的厚さの、高屈折率層の物理的厚さに対する比Ｅは、２．５〜５．０、好ましくは２．５〜４．０である。
上側の誘電体コーティングの合計の光学的厚さの、下側の誘電体コーティングの合計の光学的厚さの比Ｆは、１．８〜２．３、好ましくは１．９〜２．２であり、それに対して従来技術で公知の多層薄膜を有するガラスシートについては、この比Ｆは、１．１であった。
Figure 0006034360
表４は、規定した条件が、日照透過率を向上させ、かつ三重グレージングユニットの透過色をより中間的にするという本発明の目的を達成していることを示している。指数ａ＊Ｔ及びｂ＊Ｔは、透過色を代表している。透過色は、イルミナントがＤ６５で２°でＬＡＢ系において測定した。ａ＊Ｔ及びｂ＊Ｔがゼロに近ければ近いほど、色は中間的となる。表４は、指数ａ＊Ｒ及びｂ＊Ｒについても言及している。これらは三重グレージングユニットの反射色を代表しており、０°及び６０°の角度で測定されている。反射色も、イルミナントがＤ６５で２°でＬＡＢ系において測定した。
表４は、三重グレージングユニットＮｏ．１と比較して、３つの三重グレージングユニットＮｏ．２〜Ｎｏ．４が、有意に高い日照透過率を有することを示している。
さらに、３つの三重グレージングユニットＮｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．４は、三重グレージングユニットＮｏ．１と比較して、改良されたａ＊Ｔ指数を有しており、また。三重グレージングユニットＮｏ．３及びＮｏ．４に関しては、大幅に改良されている。これは、透過色に比較的目立たないグリーン成分を与える。三重グレージングユニットＮｏ．２は、三重グレージングユニットＮｏ．１と比較して、わずかに劣化したｂ＊Ｔ指数を有する。三重グレージングユニットＮｏ．３は、三重グレージングユニットＮｏ．１と比較して、同等のｂ＊Ｔ指数を有する。さらに、三重グレージングユニットＮｏ．４は、三重グレージングユニットＮｏ．１と比較して、大幅に改良されたｂ＊Ｔ指数を有する。これは、透過色に比較的目立たないイエロー成分を与える。
Figure 0006034360
三重グレージングユニットＮｏ．２は、試験をした３つの三重グレージングユニットのうち、最も高い日照透過率を有するユニットの１つであったが、透過色については改良されていなかった。三重グレージングユニットＮｏ．４は、試験をした３つの三重グレージングユニットのうち、最も中間的な透過色を有するユニットの１つであり、良好な日照透過率を有していた。しかし、三重グレージングユニットＮｏ．４は、角度６０°での反射色が明確に劣化していた。
したがって、日照透過率の向上と透過色をより中間的にすることとの間に中庸点があることが分かった。そして、三重グレージングユニットＮｏ．３は、反射色での劣化を抑えて中間的な色を維持しながら、透過色についての良好な結果と、日照透過率についての非常に良好な結果の両方を与えている。
本発明は、２枚以上のＮ枚の基材、特にガラス基材を含む三重グレージングユニットに関する。Ｎ−１枚の基材が本発明の基材であり、１枚の基材がコーティングしていない基材、又は他のコーティングを有する基材、例えば自己洗浄性コーティングを有する基材である。自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングが、本発明によるＮ−１枚の基材の１つの反対表面に存在していてもよく、建築物の内側又は外側に向けられる複層グレージングユニットの外部表面に存在していてもよい。
基材は、ガス充填キャビティで隔てられる。それら基材の１以上の多層薄膜は、ガス充填キャビティに面し、例えば多層薄膜は、三重グレージングユニットの第２表面及び第５表面に位置する。
例えば、基材の１つが、ポリマーフィルムの中間層、例えばＰＶＢで作られた中間層によって結合した２つのガラスシートを含む積層ガラスからなる場合がある。
建築物の外側に向けられるための複層グレージングユニットの外部表面（第１面）は、自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングを有していてもよい。同様に、建築物の内側に向けられるための複層グレージングユニットの外部表面（二重グレージングユニットの第４面及び三重グレージングユニットの第６面）は、Ｌｏｗ−Ｅコーティングを有していてもよい。変化形として、このグレージングユニットは、第１面に自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングを有し、かつ建築物の内側に向けられるための外部表面にＬｏｗ−Ｅコーティングを有していてもよい。
本発明の実施態様としては、以下を挙げることができる：
《態様１》
多層薄膜を備えた透明基材、特にガラス基材であって、
前記多層薄膜は、赤外反射性を有する金属層、特にＬｏｗ−Ｅ特性を有する金属層、及び２つの上側及び下側の非金属誘電体コーティングを有し、
赤外反射性を有する前記金属層は、前記２つの上側及び下側の非金属誘電体コーティングの間に位置し、かつ
前記上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する前記金属層の上に、次の順番で堆積している一連の薄層を少なくとも含む、透明基材：
２．２０以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層であって、その物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、１５〜４０ｎｍ、好ましくは２０〜３５ｎｍである、高屈折率層；及び
１．７０以下の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの低屈折率層であって、その物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、４０〜１２０ｎｍである、低屈折率層、
ここで、前記１以上の高屈折率層と前記１以上の低屈折率層との屈折率の差は、０．７〜１．２であり、好ましくは０．８〜１．１である。
《態様２》
前記上側の誘電体コーティングの、前記低屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和の、前記高屈折率層物理的な厚さ又は物理的な厚さの和に対する比が、２．５〜５．０であり、好ましくは２．５〜４．０である、態様１に記載の透明基材。
《態様３》
前記上側の誘電体コーティングの光学的厚さの合計の、前記下側のコーティングの光学的厚さの合計に対する比が、１．８〜２．３、好ましくは１．９〜２．２である、態様１又は２に記載の透明基材。
《態様４》
赤外反射特性を有する前記金属層が、銀又は銀含有合金に基づいている、態様１〜３のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様５》
赤外反射特性を有する前記金属層が、５〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１５ｎｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍの物理的厚さを有する、態様１〜４のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様６》
前記上側の誘電体コーティングの前記１以上の高屈折率層は、２．３０より厳密に高く、より好ましくは２．３５以上の屈折率を好ましくは有し、かつ酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づいている、態様１〜５のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様７》
前記上側の誘電体コーティングの前記低屈折率層の物理的厚さ又は物理的厚さの和は、５０〜１２０ｎｍ、好ましくは７５〜１２０ｎｍ、より好ましくは８０〜１１０ｎｍである、態様１〜６のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様８》
前記上側の誘電体コーティングの前記１以上の低屈折率層が、本質的に酸化ケイ素からなる、態様１〜７のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様９》
２．２０以上、好ましくは２．３０より厳密に高く、そしてより好ましくは２．３５以上の屈折率を有する材料で作られた、かつその物理的厚さ又は物理的厚さの和が、１０〜４０ｎｍ、好ましくは１５〜４０ｎｍ、そしてより好ましくは１５〜３０ｎｍである高屈折率層を、前記下側のコーティングがさらに含む、態様１〜８のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様１０》
前記下側の誘電体コーティングの前記１以上の高屈折率層が、酸化チタン、チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、ケイ素ジルコニウム複合窒化物、又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物に基づく、態様９に記載の透明基材。
《態様１１》
前記上側の誘電体コーティングが、赤外反射特性を有する前記金属層と前記上側の誘電体コーティングの前記高屈折率層との間に位置し、かつ１．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた層をさらに含む、態様１〜１０のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様１２》
１．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた前記層が、酸化亜鉛、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、又は酸化スズ若しくはスズ亜鉛複合酸化物に基づく、態様１１に記載の透明基材。
《態様１３》
赤外反射特性を有する前記金属層と前記上側の誘電体コーティングとの間に位置し、かつ赤外反射特性を有する前記金属層と直接接触する、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、又はＮｂで作られたオーバーブロック層をさらに含む、態様１１又は１２に記載の透明基材。
《態様１４》
前記下側の誘電体コーティングが、酸化亜鉛、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、又は酸化スズ若しくはスズ亜鉛複合酸化物に基づき、かつ赤外反射特性を有する前記金属層と直接接触する湿潤層をさらに含む、態様１〜１３のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様１５》
前記下側の誘電体コーティングは、前記基材の材料と直接接触する第一の層として、１．７０〜２．３０の屈折率を有し、かつ窒化物、特にアルミニウムドープ窒化ケイ素に基づく層をさらに含む、態様１〜１４のいずれか一項に記載の透明基材。
《態様１６》
合計数Ｎ枚の基材を具備する複層グレージングユニットであって、その基材のＮ−１枚は、態様１〜１５のいずれか一項に記載の基材であり、Ｎは２以上であり、Ｎ枚の基材は、ガス充填キャビティによって対になって隔てられており、かつ前記多層薄膜はガス充填キャビティに面している、複層グレージングユニット。
《態様１７》
前記基材の少なくとも１枚は、ポリマー中間層、例えばＰＶＢで作られた中間層によって結合した２枚のガラスシートを含む積層ガラスである、態様１６に記載の複層グレージングユニット。
《態様１８》
建築物の外部に向けられることを意図しているその外側表面が、自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングを有しており、かつ／又は建築物の内部に向けられることを意図しているその外側表面は、Ｌｏｗ−Ｅコーティングを有する、態様１６又は１７に記載の複層グレージングユニット。

Claims (17)

  1. 多層薄膜を備えたガラス基材であって、
    前記多層薄膜は、赤外反射性を有する単一の金属層、及び２つの上側及び下側の非金属誘電体コーティングを有し、
    赤外反射性を有する前記金属層は、前記２つの上側及び下側の非金属誘電体コーティングの間に位置し、かつ
    前記上側の誘電体コーティングは、赤外反射特性を有する前記金属層の上に、次の順番で堆積している一連の薄層を少なくとも含む、ガラス基材：
    １．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた層
    ２．２０以上の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの高屈折率層であって、その物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、１５〜４０ｎｍである、高屈折率層；及び
    １．７０以下の屈折率を有する材料で作られた少なくとも１つの低屈折率層であって、その物理的な厚さ又は物理的な厚さの和が、４０〜１２０ｎｍである、低屈折率層、
    ここで、前記１以上の高屈折率層と前記１以上の低屈折率層との屈折率の差は、０．７〜１．２である。
  2. 前記上側の誘電体コーティングの、前記低屈折率層の物理的な厚さ又は物理的な厚さの和の、前記高屈折率層物理的な厚さ又は物理的な厚さの和に対する比が、２．５〜５．０である、請求項１に記載のガラス基材。
  3. 前記上側の誘電体コーティングの光学的厚さの合計の、前記下側のコーティングの光学的厚さの合計に対する比が、１．８〜２．３である、請求項１又は２に記載のガラス基材。
  4. 赤外反射特性を有する前記金属層が、銀又は銀含有合金に基づいている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス基材。
  5. 赤外反射特性を有する前記金属層が、５〜２０ｎｍの物理的厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス基材。
  6. 前記上側の誘電体コーティングの前記１以上の高屈折率層は、２．３０より高く、かつ酸化チタン；チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物；酸化ジルコニウム；酸化ニオブ；ケイ素ジルコニウム複合窒化物；又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物；に基づいている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス基材。
  7. 前記上側の誘電体コーティングの前記低屈折率層の物理的厚さ又は物理的厚さの和は、５０〜１２０ｎｍである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス基材。
  8. 前記上側の誘電体コーティングの前記１以上の低屈折率層が、本質的に酸化ケイ素からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス基材。
  9. ２．２０以上の屈折率を有する材料で作られ、かつその物理的厚さ又は物理的厚さの和が、１０〜４０ｎｍである高屈折率層を、前記下側のコーティングがさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス基材。
  10. 前記下側の誘電体コーティングの前記１以上の高屈折率層が、酸化チタン；チタンとＺｎ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される他の１つの元素との複合酸化物；酸化ジルコニウム；酸化ニオブ；ケイ素ジルコニウム複合窒化物；又はケイ素、ジルコニウム及びアルミニウムの複合窒化物；に基づいている、請求項９に記載のガラス基材。
  11. １．８０以上で２．２０以下の屈折率を有する材料から作られた前記層が、酸化亜鉛、酸化スズ、又はスズ亜鉛複合酸化物に基づいている、請求項１０に記載のガラス基材。
  12. 赤外反射特性を有する前記金属層と前記上側の誘電体コーティングとの間に位置し、かつ赤外反射特性を有する前記金属層と直接接触する、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、又はＮｂで作られたオーバーブロック層をさらに含む、請求項１０又は１１に記載のガラス基材。
  13. 前記下側の誘電体コーティングが、酸化亜鉛、酸化スズ、又はスズ亜鉛複合酸化物に基づいており、かつ赤外反射特性を有する前記金属層と直接接触する湿潤層をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス基材。
  14. 前記下側の誘電体コーティングは、前記基材の材料と直接接触する第一の層として、１．７０〜２．３０の屈折率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガラス基材。
  15. 合計数Ｎ枚の基材を具備する複層グレージングユニットであって、その基材のＮ−１枚は、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のガラス基材であり、Ｎは２以上であり、Ｎ枚の基材は、ガス充填キャビティによって対になって隔てられており、かつ前記多層薄膜はガス充填キャビティに面している、複層グレージングユニット。
  16. 前記基材の少なくとも１枚は、ポリマー中間層によって結合した２枚のガラスシートを含む積層ガラスである、請求項１５に記載の複層グレージングユニット。
  17. 建築物の外部に向けられることを意図しているその外側表面が、自己洗浄性及び／又は凝結防止コーティングを有しており、かつ／又は建築物の内部に向けられることを意図しているその外側表面は、Ｌｏｗ−Ｅコーティングを有する、請求項１５又は１６に記載の複層グレージングユニット。
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